الهيدروجين: وقود المستقبل.. رحلة من الاكتشاف إلى صدارة بورصة الطاقة العالمية

الأستاذ الدكتور أحمد جلال حلمي

في رحاب عالم يتوق إلى غدٍ أكثر إشراقًا ونظافة، تتجلى الحاجة الملحة إلى مصادر طاقة مستدامة، قادرة على إزاحة ستار التحديات المناخية الجاثمة. وفي هذا المشهد المتغير، يبرز الهيدروجين كعنصر كيميائي بسيط، لكنه يحمل في طياته وعدًا بتحويل جذري لمسار الطاقة العالمية. فبعد قرون من اكتشافه كغاز خفيف، يعتلي الهيدروجين اليوم عرش الابتكار، ليصبح وقودًا استراتيجيًا يمتلك القدرة على إعادة تشكيل ملامح الصناعة، وتحفيز النمو الاقتصادي، وتمهيد الطريق نحو مستقبل خالٍ من الانبعاثات.
وبكل الفخر والاعتزاز، أشارككم اليوم انطباعاتي عن تجربة علمية ثرية وممتعة حظيت بها مؤخرًا، بحضوري ومشاركتي في ندوة “رحلة الهيدروجين – من الاكتشاف إلى بورصة الطاقة”، التي استضافتها لجنة الثقافة العلمية بقسم الكيمياء، كلية العلوم، جامعة القاهرة. هذا التقرير يغوص في أعماق “رحلة الهيدروجين”، من لحظة اكتشافه الأولى إلى مكانته الراهنة كلاعب أساسي في بورصة الطاقة، مستعرضًا أحدث الإنجازات العلمية والصناعية، ومسلطًا الضوء على التحديات والفرص التي يزخر بها هذا العنصر الواعد، وذلك من منظور شاهد عيان ومشارك في النقاشات التي أثرت هذه الندوة الملهمة.
لقد كان لي شرف الاستماع إلى قامة علمية فذة، الأستاذ الدكتور أحمد جلال حلمي. وشهادتي فيه مجروحة، فمحاضرته لم تكن مجرد عرض للمعلومات، بل كانت رحلة ساحرة في عالم الهيدروجين، قدمها بأسلوب “السهل الممتنع” الذي يجمع بين عمق المحتوى وجمال الأسلوب وسلاسته. لقد أضاءت كلماته دروبًا جديدة في فهمنا لمستقبل الطاقة، وأثرت النقاشات التي تلت المحاضرة بشكل كبير، وقد أسعدني كثيرًا أن أكون جزءًا من هذا الحوار العلمي المثمر.
من شرارة الاكتشاف إلى ثورة الطاقة الخضراء

1. الهيدروجين: حكاية اكتشاف تعود إلى قرون مضت
   تعود فصول حكاية اكتشاف الهيدروجين إلى عام 1766، حينما أزاح العالم الإنجليزي الفذ هنري كافنديش (Henry Cavendish) الستار عن هذا الغاز الفريد، الذي وصفه آنذاك بـ “الهواء القابل للاشتعال” (Flammable Air) نظرًا لخصائصه المميزة. لم يكن ليخطر ببال الكثيرين في تلك الحقبة أن هذا العنصر، الذي يتألف من أبسط الذرات في الكون – بروتون واحد وإلكترون واحد – سيغدو يومًا ما حجر الزاوية في بناء صرح الطاقة النظيفة، ومفتاحًا لمستقبل مستدام.
2. الهيدروجين الأخضر: شريان الحياة لاقتصاد خالٍ من الكربون
   في ظل السعي الحثيث نحو تحقيق الحياد الكربوني (Carbon Neutrality) والتصدي لظاهرة التغير المناخي، بات البحث عن مصادر طاقة نظيفة ومستدامة ضرورة قصوى. هنا يبرز “الهيدروجين الأخضر” (Green Hydrogen) كأحد الحلول الأكثر إشراقًا وواعدة. يُنتج الهيدروجين الأخضر عبر عملية “التحليل الكهربائي للماء” (Water Electrolysis) باستخدام الطاقة المتجددة بالكامل، كالشمس والرياح، مما يجعله خاليًا تمامًا من أي انبعاثات كربونية ضارة. هذه الخاصية الفريدة تضعه في صدارة قائمة الوقود المستقبلي، القادر على إحداث نقلة نوعية في مختلف القطاعات.
3. قفزات نوعية: أحدث الابتكارات في إنتاج وتخزين الهيدروجين
   شهدت السنوات الأخيرة طفرة غير مسبوقة في الأبحاث والتطبيقات المتعلقة بإنتاج وتخزين الهيدروجين، مدفوعة بالحاجة الملحة لخفض التكاليف وتعزيز الكفاءة والأمان. وتتركز الجهود البحثية والصناعية اليوم على محاور رئيسية تهدف إلى تحقيق اختراقات تقنية:
   ● طرق الإنتاج المتقدمة:
   ○ التحليل الكهربائي للمياه المحسّن (Enhanced Water Electrolysis): على الرغم من كونها تقنية راسخة، إلا أن الابتكارات الحديثة تركز على تطوير “المحللات الكهربائية” (Electrolyzers) لتصبح أكثر كفاءة واقتصادية. من أبرز التطورات في هذا المجال هي “خلايا التحليل الكهربائي ذات الأغشية التبادلية البروتونية” (Proton Exchange Membrane – PEM Electrolyzers) التي تتميز بالاستجابة السريعة والكفاءة العالية، و”محللات أكاسيد المعادن الصلبة” (Solid Oxide Electrolyzers – SOEC) التي تعمل في درجات حرارة عالية وتوفر كفاءة حرارية ممتازة، خاصة عند دمجها مع مصادر الحرارة المهدرة [6.1, 6.2].
   ○ التحلل الحراري للميثان (Methane Pyrolysis): تُعد هذه التقنية واعدة لإنتاج “الهيدروجين الأزرق” (Blue Hydrogen) مع احتجاز الكربون الصلب بدلًا من انبعاثه في الغلاف الجوي، مما يقلل من البصمة الكربونية للعملية بشكل كبير.
   ○ الإنتاج الضوئي الكيميائي والحيوي (Photoelectrochemical and Biohydrogen Production): يستكشف الباحثون طرقًا مبتكرة لإنتاج الهيدروجين باستخدام ضوء الشمس والماء مباشرة عبر “المحفزات الضوئية” (Photocatalysts) مثل نيتريد الكربون الجرافيتي (g-C3N4) في طبقات ذرية مفردة لتعزيز الكفاءة، بالإضافة إلى استخدام الكائنات الدقيقة مثل الطحالب والبكتيريا، وهي طرق صديقة للبيئة وتعتمد على مصادر متجددة تمامًا.
   ● تقنيات التخزين المبتكرة: يظل تحدي تخزين الهيدروجين بأمان وكفاءة أحد أبرز العقبات أمام انتشاره الواسع. ومع ذلك، تشهد تقنيات التخزين تطورات ملحوظة:
   ○ التخزين في الغاز المضغوط (Compressed Gas Storage): لا تزال هذه الطريقة الأكثر شيوعًا، وقد شهدت تطورًا في تصميم الأوعية، مثل “الخزانات المركبة من النوع الرابع” (Type IV Tanks) التي تستخدم بطانة بوليمر مغلفة بالكامل بألياف الكربون المركبة، مما يوفر مقاومة ممتازة لنفاذية الهيدروجين وضغوط عالية مع تقليل الوزن.
   ○ التخزين في الهيدروجين السائل (Liquid Hydrogen Storage): يتطلب تبريد الهيدروجين إلى درجات حرارة منخفضة جدًا (-253 درجة مئوية)، وقد تركزت التطورات الأخيرة على تحسين كفاءة العزل المبرد (Cryogenic Insulation) وتقليل معدل التبخر (Boil-off Rate) لتقليل الفاقد.
   ○ التخزين القائم على المواد (Materials-Based Storage): يبحث العلماء عن مواد جديدة قادرة على امتصاص وتخزين كميات كبيرة من الهيدروجين في درجات حرارة وضغوط معقولة. من هذه المواد “هيدريدات المعادن” (Metal Hydrides) و”الأطر المعدنية العضوية” (Metal-Organic Frameworks – MOFs) و”حاملات الهيدروجين العضوية السائلة” (Liquid Organic Hydrogen Carriers – LOHCs) مثل الأمونيا بوران (Ammonia Borane)، التي توفر حلولًا آمنة وفعالة للتخزين.
   ○ التخزين الجيولوجي (Geological Storage): يتم استكشاف إمكانية تخزين الهيدروجين في التكوينات الجيولوجية تحت الأرض، مثل الكهوف الملحية المستنفدة (Salt Caverns) وحقول الغاز الطبيعي المستنفدة، مما يوفر سعة تخزين هائلة على المدى الطويل.
4. الهيدروجين والاقتصاد العالمي: نحو عصر الطاقة الخضراء
   يتسارع العالم نحو تبني “اقتصاد الهيدروجين” (Hydrogen Economy)، حيث يُتوقع أن يلعب الهيدروجين دورًا محوريًا في إزالة الكربون (Decarbonization) من قطاعات رئيسية. هذا التحول ليس مجرد خيار، بل هو مسار حتمي نحو تحقيق أهداف التنمية المستدامة وتقليل البصمة الكربونية العالمية.
   ● دوره في الصناعات الثقيلة: يمكن للهيدروجين أن يحل محل الوقود الأحفوري في الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة مثل صناعة الصلب (Green Steel)، وإنتاج الأمونيا، وتكرير البترول، مما يساهم في خفض الانبعاثات الكربونية لهذه القطاعات بشكل جذري.
   ● ثورة النقل المستدام: يُعد الهيدروجين وقودًا مثاليًا لمجموعة واسعة من وسائل النقل، من السيارات والشاحنات الثقيلة إلى القطارات، والسفن، وحتى الطائرات. تعتمد هذه التطبيقات على “خلايا الوقود” (Fuel Cells) التي تحول الهيدروجين إلى كهرباء، والناتج الوحيد هو الماء النظيف، مما يلغي الانبعاثات الضارية تمامًا [5.1, 8.1].
   ● توليد الكهرباء وتخزينها: يمكن استخدام الهيدروجين لتوليد الكهرباء في محطات الطاقة، كما يوفر حلاً فعالاً لتخزين الطاقة المتجددة الفائضة، مما يعالج مشكلة تقطع مصادر الطاقة الشمسية والرياح ويضمن استقرار الشبكة الكهربائية.
   ● بورصة الهيدروجين العالمية: مع تزايد الاستثمارات العالمية في الهيدروجين النظيف، والتي يتوقع أن تصل إلى حوالي 680 مليار دولار بحلول عام 2030، من المتوقع أن يشهد سوق الهيدروجين نموًا هائلاً بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يصل إلى 15.9% بين عامي 2025 و2029. هذا النمو سيؤدي إلى ظهور بورصات عالمية متخصصة في الطاقة المتجددة والهيدروجين، تحدد أسعاره وتوفر آليات تداول عالمية، مما يعزز مكانته كسلعة استراتيجية.
5. مصر والمنطقة العربية: آفاق واعدة في سباق الهيدروجين الأخضر
   تتمتع مصر والعديد من دول المنطقة العربية بمقومات فريدة تؤهلها لتكون مراكز عالمية رائدة في إنتاج وتصدير الهيدروجين الأخضر. هذه المقومات تشمل:
   ● وفرة مصادر الطاقة المتجددة: تزخر المنطقة، وعلى رأسها مصر، بإشعاع شمسي وفير وسرعات رياح عالية، مما يوفر مصادر طاقة متجددة ضخمة وبتكلفة تنافسية لإنتاج الهيدروجين الأخضر.
   ● الموقع الجغرافي الاستراتيجي: يمنح الموقع الجغرافي لمصر، كنقطة التقاء بين قارات العالم، ميزة تنافسية كبرى لتصدير الهيدروجين ومشتقاته (مثل الأمونيا الخضراء والميثانول الأخضر) إلى الأسواق العالمية، لا سيما أوروبا التي يتوقع أن يزداد طلبها على الهيدروجين الأخضر من 3% إلى 20%.
   ● البنية التحتية القائمة: يمكن الاستفادة من البنية التحتية الحالية للغاز الطبيعي في نقل الهيدروجين أو مزجه مع الغاز الطبيعي، مما يقلل من الحاجة إلى استثمارات ضخمة في بنية تحتية جديدة.
   تتخذ مصر خطوات حثيثة لتوطين صناعة الهيدروجين الأخضر، حيث أطلقت “الاستراتيجية الوطنية للهيدروجين منخفض الكربون” في أغسطس 2024، وتهدف إلى جذب استثمارات أجنبية تصل إلى 81.6 مليار دولار بحلول عام 2035، وتوفير أكثر من 100 ألف فرصة عمل بحلول عام 2040. كما تسعى مصر إلى إنتاج 8% من حجم الهيدروجين المتداول عالميًا، أي ما يعادل 10 ملايين طن بحلول عام 2040. وتجري حاليًا 23 مشروعًا للهيدروجين الأخضر بالتعاون مع مطورين عالميين، خاصة في المنطقة الاقتصادية لقناة السويس.

ندوة كلية العلوم: منبر للعلم والتوعية بمستقبل الطاقة ونجاح يكلل الجهود
في إطار احتفال كلية العلوم بجامعة القاهرة بمرور مائة عام على تأسيسها، وتأكيدًا لدورها الريادي في دعم ثقافة الطاقة النظيفة وتعزيز الوعي المجتمعي، استضاف قسم الكيمياء ندوة علمية رفيعة المستوى بعنوان “رحلة الهيدروجين – من الاكتشاف إلى بورصة الطاقة”. الندوة، التي أقيمت تحت رعاية كريمة من الأستاذة الدكتورة سهير رمضان، عميدة كلية العلوم، والأستاذة الدكتورة تيسير عبد الخالق، رئيسة مجلس قسم الكيمياء، مثلت منارة للمعرفة في هذا المجال الحيوي.
ألقي المحاضرة الأستاذ الدكتور أحمد جلال حلمي، أستاذ الكيمياء الفيزيائية وعميد كلية العلوم الأسبق، الذي قدم عرضًا علميًا وثقافيًا متكاملًا، استعرض فيه:
● المسيرة التاريخية لاكتشاف الهيدروجين: وكيف تطور فهمنا لهذا العنصر من مجرد غاز إلى ركيزة أساسية في مستقبل الطاقة.
● أحدث المستجدات البحثية والصناعية: في مجالات إنتاج الهيدروجين وتخزينه على المستوى الصناعي، مع تسليط الضوء على التقنيات الواعدة.
● النظم اللوجستية العالمية: اللازمة لدمج الهيدروجين في بورصة الطاقة العالمية والصناعات التحويلية، ليصبح مؤثرًا رئيسيًا في مستقبل الاقتصاد العالمي.
تميزت الندوة بحضور نوعي وتفاعل مثمر من نخبة من أعضاء هيئة التدريس والطلاب والباحثين والمهتمين بمجال الطاقة المتجددة، مما أثرى النقاشات حول مستقبل الطاقة. وقد أظهرت الصور الملتقطة من الحدث الإقبال الكبير من الحضور وتفاعلهم الحيوي مع المحاضر في جو من السعادة والتبادل المعرفي المثمر.
وفي ختام هذه الفعالية الناجحة، أتوجه بخالص الشكر والتقدير إلى لجنة الثقافة العلمية بقسم الكيمياء، وعلى رأسها الزميلة الدكتورة مريم عبد الرحمن على هذا التنظيم الرائع الذي فاق كل التوقعات، وإلى الطلبة المتطوعين الذين كانوا مثالًا يحتذى به في الإخلاص والتفاني، فبجهودهم المخلصة خرجت الندوة بهذه الصورة المشرفة التي أبهجت الجميع.
كما أود أن أعبر عن امتناني العميق لجميع الأساتذة الأجلاء والطلاب الواعدين الذين حضروا الندوة وأثروا الجو العلمي بتفاعلهم ومداخلاتهم القيمة. لقد كانت حقًا مناسبة فريدة للتواصل بين الأجيال، ولتبادل الأفكار التي تبني المستقبل.
ولا يفوتني أن أقدم الشكر الجزيل إلى الأستاذة الدكتورة تيسير عبد الخالق، رئيس مجلس قسم الكيمياء، على دعمها اللامحدود الذي يضمن دائمًا تميز أنشطة القسم، وإلى إدارة الأمن بالكلية ممثلة في العقيد عبد العاطي، وإلى إدارة الكلية الحكيمة بقيادة الأستاذة الدكتورة سهير رمضان، فدعمهم كان حجر الزاوية في نجاح هذا الحدث.
لقد كانت ندوة لا تُنسى، جمعت بين العلم والمعرفة، والتفاعل الإيجابي، وروح السعادة التي أضفتها خفة دم الشباب. أتطلع دائمًا للمشاركة في مثل هذه الفعاليات الملهمة.

نحو فجر الهيدروجين.. مستقبل مزدهر ومستدام
يُعد الهيدروجين، وخاصة الهيدروجين الأخضر، أيقونة التحول الطاقوي العالمي وركيزة أساسية في بناء اقتصاد خالٍ من الكربون. إن قدرته الفائقة على توفير طاقة نظيفة ومستدامة لمختلف القطاعات، بالإضافة إلى دوره المحوري في تخزين الطاقة المتجددة، يجعله لاعبًا لا غنى عنه في مستقبل الطاقة. مع التسارع الملحوظ في الابتكارات التقنية في الإنتاج والتخزين، وتزايد الاستثمارات العالمية في هذا القطاع، يبدو مستقبل الهيدروجين أكثر إشراقًا من أي وقت مضى، مما سيعيد رسم خريطة الطاقة العالمية ويفتح آفاقًا اقتصادية غير مسبوقة.

إن رحلة الهيدروجين، من عنصر كيميائي بسيط تم اكتشافه في مختبر، إلى وقود استراتيجي يدخل بورصات الطاقة العالمية، هي قصة ملهمة تجسد عظمة البحث العلمي وعبقرية الابتكار البشري. تتسارع وتيرة التطورات في هذا المجال بوتيرة غير مسبوقة، ومعها تتصاعد الآمال في تحقيق مستقبل طاقوي مستدام وآمن للأجيال القادمة. على الرغم من التحديات المتبقية، فإن الإرادة السياسية الراسخة، والتعاون الدولي المثمر، والجهود البحثية المتواصلة، ستفتح الباب على مصراعيه أمام “عصر الهيدروجين”، حيث يلعب هذا العنصر دورًا محوريًا في بناء اقتصاد عالمي مزدهر، صديق للبيئة، ومحقق للتنمية الشاملة.

Author: طارق قابيل

يمثل الدكتور طارق قابيل نموذجًا بارزًا للعالم المصري الملتزم بتطوير العلوم. فمن خلال مسيرته الحافلة بالإنجازات، استطاع أن يساهم بشكل كبير في مجال الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية في مصر. وقد ساهم بشكل كبير في تطوير هذا المجال، وحقق إنجازات بارزة على الصعيدين المحلي والدولي. حصل الدكتور قابيل على درجة الدكتوراه في الهندسة الوراثية من جامعة القاهرة بالتعاون مع جامعة كليمسون الأمريكية، حيث أجرى أبحاثًا رائدة في زراعة الأنسجة النباتية. عمل كأستاذ زائر في جامعة كليمسون وشارك في العديد من المشاريع البحثية الوطنية والدولية. يشغل الدكتور قابيل حاليًا منصب مقرر لجنة الآداب والعلوم الاجتماعية والثقافة العلمية بمكتب التقييم الفني لأكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا في مصر، وأمين مجلس الثقافة والمعرفة بالأكاديمية الباحث الرئيسي لخريطة طريق التواصل العلمي، حيث يساهم في صياغة السياسات العلمية وتوجيه البحث العلمي نحو تحقيق التنمية المستدامة. كما أنه عضو في العديد من الجمعيات العلمية، مما يؤكد مكانته البارزة في المجتمع العلمي المصري والعربي. للدكتور طارق قابيل أكثر من 1000 مقال في تبسيط العلوم في أهم المجلات والجرائد العربية، ويعتبر رائدًا من رواد الثقافة العلمية في مصر، وتجسد إنجازات الدكتور قابيل التزامه العميق بتطوير العلوم ورفع مستوى البحث العلمي في مصر والعالم العربي. وبفضل جهوده المتواصلة، أصبح الدكتور طارق قابيل رمزًا للباحث المصري المبدع، الذي يسعى دائمًا إلى تطوير...