البحث التجريبي لسلوك تدفق الهيدروجين في الوسائط المسامية تحت ظروف الخزانات.

الهيدروجين (H2) هو مصدر نظيف للطاقة وحل واعد في انتقال الطاقة بسبب محتواه الكبير من الطاقة وإمكانية عدم انبعاث غازات الدفيئة. يتطلب تخزين الهيدروجين لتلبية الطلبات الحالية والمستقبلية على الطاقة حجم تخزين كبير غير متاح إلا في خزانات تحت الأرض مثل الكهوف الملحية، وحقول النفط والغاز المستنفدة، والأحواض المالحة العميقة. وعلى الرغم من الطلب العالي على تقنية تخزين الهيدروجين في باطن الأرض (UHS) كجزء من سلسلة القيمة الشاملة لـ H2، إلا أن المعرفة بسلوك نقل الهيدروجين في الوسائط المسامية محدودة بشكل خاص. مع عمليات الشحن والتفريغ، يخضع تخزين الهيدروجين في تشكيل خزان مسامي لعملية تدفق زمنية، تؤثر عليها عمليات ثيرمو-هيدرو-ميكانيكية متزامنة بين الهيدروجين، والسائل الموجود في التشكيل، والمكونات الصلبة للصخر، ونظام الضغط ودرجة الحرارة السائد، والذي يتغير بشكل متكرر تحت الاستخدام الجيوتقني. كنتيجة لعمليات التخزين الدورية، يمكن أن تؤثر التغيرات في الإجهادات الميكانيكية الفعالة على هندسة المسام وقد تؤدي إلى تشوهات غير قابلة للانعكاس وضعف في الصخور الخزانية وصخور القبة. هنا، نقدم النتائج الأولى لدراسة تجريبية مختبرية تركز على تجارب استبدال السوائل (الغاز يحل محل الماء المالح) على عينات متعددة من الحجر الرملي المستخرجة من باد بينتهيم وتكوين شتوتغارت. تم تصميم الدراسة خصيصًا لتكرار الظروف الفريدة للخزانات لتكوين شتوتغارت في موقع كيتزين في ألمانيا (ضغط محصور = 150 بار، ضغط مسام = 25 إلى 75 بار، درجة حرارة = 37 مئوية). في إطار مشروع GEOZeit الممول من الدولة، تُجرى تجارب تدفق طويلة الأمد لتحديد تطور نفاذية H2-الماء المالح وأنظمة CH4-الماء المالح على تعتمد على عدد دورات الحمل. بالإضافة إلى ذلك، تتم قياسات المقاومة الكهربائية وسرعات الموجات فوق الصوتية في كل حالة تشبع ماء مالح/غاز. يسمح ذلك لنا باشتقاق مستوى التشبع وفهم التوزيع المكاني للمراحل السائلة والغازية في المسام لعيناتنا. تكمل التجارب مجموعة من الاختبارات الإضافية، بما في ذلك التحليلات الكيميائية والدراسات البنائية الدقيقة باستخدام XRD، SEM، والميكروسكوبية الضوئية. من المتوقع أن تحسن نتائجنا الفهم للعمليات الهيدروميكانيكية المترابطة وتأثيرها على خصائص الخزانات خلال العمليات الجيوتقنية، وأيضًا تقديم المعلمات اللازمة للنمذجة على نطاق واسع والتصعيد، المطلوب لتقييم جدوى التخزين والإنتاج ورصد غاز الهيدروجين في التشكيلات الجيولوجية المسامية.