گزارشی از فعالیتهای انجام شده در ایران در زمینه هیدروژن و پیل سوختی

در راستای انجام تحقیق و توسعه درخصوص سیستم‌های هیدروژنی در ایران پروژه‌ای در سال 1372 تحت عنوان «بررسی‌های فنی اقتصادی تهیه هیدروژن خورشیدی و تکنولوژیهای وابسته» و سپس پروژه «پایلوت فن‌آوری هیدروژن خورشیدی» در سال 1375 توسط دفتر انرژیهای نو معاونت امور انرژی وزارت نیرو تعریف گردید که محورها و رئوس برنامه‌های آن در گزارشی تحت عنوان «هیدروژن سوخت آینده، فناوری، اقتصاد و سیاست توسعه و تحقیق» در سال 1376 تدوین و چکیده آن به مقام محترم وزارت نیروی وقت ارائه شد و پس از تأیید و ابلاغ ایشان در دستور کار سازمان انرژیهای نو بعنوان مدیریت اجرایی طرح قرار گرفت و به انجام پروژه های مرتبط با این فناوری پرداخت.
سپس با هدف توسعه و بومی سازی فناوری هیدروژن و پیل سوختی، با ابتکار معاونت امور انرژی وزارت نیرو کمیته راهبری پیل سوختی در سال 1381 با حضور اکثر سازمانها و نهادهای ذینفع رشد و توسعه فناوری پیل سوختی در کشور از جمله دفتر همکاریهای فناوری ریاست جمهوری، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی، سازمان حفاظت محیط زیست، سازمان انرژی‌های نو ایران، معاونت امور انرژی وزارت نیرو، توانیر، پژوهشکده صنعت نفت، سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور (به نمایندگی از وزارت نفت)، سازمان گسترش و فناوری اطلاعات، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران (به نمایندگی از وزارت علوم، تحقیقات و فناوری) سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران (به نمایندگی از وزارت صنایع) و نیز شرکت‌های خودروسازی ایران خودرو و سایپا، مرکز تحقیقات زیست محیطی دانا و شرکت فن‌آوری هیدروژن هزاره سوم در معاونت امور انرژی وزارت نیرو تشکیل گردید.
در خلال جلسات اولیه این کمیته، لزوم انجام مطالعات علمی و دقیق در خصوص تعیین ضرورتها و چگونگی رویکرد جمهوری اسلامی ایران به فناوری هیدروژن و پیل سوختی مشخص گردید. با این نگرش پروژه مطالعات «امکان‌سنجی – تحلیل جذابیت فناوری پیل سوختی و راهکارهای توسعه آن در کشور» از سوی کمیته راهبری پیل سوختی تعریف و اجرای آن بر عهده مشاور ذیصلاح قرار داده شد. در نهایت این مطالعات با حضور 20 کارشناس در تیم مشاور و صرف 162 نفر ماه کار کارشناسی به انجام رسید. پس از تشکیل بیش از 23 جلسه توسط اعضاء این کمیته و بر مبنای مطالعات فوق‌الذکر، با اتفاق نظر اعضاء، سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل سوختی در کشور تهیه گردید که در مورخ3/4/86 به تصویب هیئت محترم دولت رسید.
بر اساس نظرات اعضاء محترم کمیته مقرر گردید تا برنامه عملیاتی و نقشه راه فناوری پیل سوختی بر مبنای فعالیتهای پیش‌بینی شده در سند تدوین گردد که در حال حاضر این ره نگاشت تهیه شده است. دراین ره نگاشت در یک بازه زمانی 15 ساله مقدمات حرکت به سمت عصر اقتصاد هیدروژنی و ایجاد زیر ساختهای مرتبط با آن تدارک دیده شده است.
فعالیت‌های دبیرخانه کمیته راهبری پیل‌سوختی:

دبیرخانه کمیته راهبری پیل‌سوختی که در سانا واقع شده هم در زمینه سیاست‌گذاری و هم توسعه دانش فنی فعالیت‌های بسیاری صورت داده است:

حوزه سیاستگذاری
- آگاه‌سازی و ترویج فناوری
- تربیت نیروی انسانی
- تدوین استانداردهای مرتبط
- ارتباطات بین المللی در راستای توسعه فناوری بومی
- برنامه ریزی ایجاد بازار اولیه پیل سوختی در کشور
- سایر وظایف دبیرخانه (برگزاری جلسات کمیته، پیگیری نقشه راه اعضاء، و ...)
همچنین وزارت نیرو که مطابق بندهای 7- الف و ب سند مصوب هیات محترم دولت، مسئول تشکیل دبیرخانه ستاد توسعه فناوری پیل سوختی شده است و طی جلسات کمیته راهبری پیل سوختی که با دعوت از کلیه وزارت خانه ها و ارگان های عضو (مذکور در قسمت 7 سند راهبرد ملی)، تشکیل می شود در موارد زیر تصمیم گیری شده است:
1- بررسی برنامه عملیاتی اجرای سند راهبرد ملی (که قبلا توسط کمیته راهبری پیل سوختی تدوین شده بود) و تایید شرح برنامه و اقدامات سال اول و بودجه مربوط
2- ارائه گزارش تشکیل کمیته راهبری پیل سوختی به معاون اول محترم ریاست جمهور و درخواست تخصیص بودجه
3- درخواست تشکیل جلسه ستاد از معاون اول محترم ریاست جمهور (رئیس ستاد توسعه پیل سوختی)
4- تعیین دو نفر از خبرگان صنعت و دانشگاه برای عضویت در کمیته، مطابق بند 7-ب ترتیبات اجرایی سند و معرفی به معاون اول محترم ریاست جمهور به عنوان رئیس محترم ستاد، جهت تایید
5- هماهنگی برای برگزاری کنفرانس پیل سوختی و واگذاری امور مرتبط به وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
6- بررسی نحوه تاسیس مرکز توسعه فناوری پیل سوختی
7- تشکیل اولین جلسه ستاد توسعه پیل سوختی، به ریاست معاون اول محترم ریاست جمهور و رئیس ستاد توسعه پیل سوختی در تاریخ 1/4/87، و بحث پیرامون موارد زیر:
- تصویب برنامه عملیاتی سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل سوختی
- تشکیل مرکز توسعه پیل سوختی با پیگیری وزارت نیرو
- ارائه سفارش ساخت تعداد مناسبی پیل سوختی توسط اعضای کمیته راهبری پیل سوختی
- تخصیص اعتبار لازم، با هماهنگی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهور و معاونین پژوهشی وزارتخانه های عضو ستاد
- چگونگی قرارگرفتن ردیف مستقل در قانون بودجه برای توسعه فناوری پیل سوختی
- انتخاب اعضای حقیقی کمیته راهبری پیل سوختی
8- تشکیل جلسه با معاون محترم علمی و فناوری ریاست جمهور برای آگاهی ایشان از فعالیت های انجام شده در خلال سال های اخیر و ایجاد ارتباط با این معاونت برای اخذ بودجه
9- فعال کردن اقدام حمایت از پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکتری دارای موضوع مشترک پیل سوختی و نانوفناوری، با همکاری مشترک کمیته راهبری پیل سوختی و ستاد فناوری نانو و آغاز حمایت از پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکتری با موضوعات گوناگون مرتبط با پیل سوختی (در راستای بند 6-1-ع سند ملی) و هم‌چنین حمایت از مقالات ISI در ین حوزه. تاکنون بیش از 144 پایان نامه کارشناسی ارشد و دکترا مورد حمایت واقع شده است.
10- ارتباط با پژوهشگران دانشگاهی، دریافت نقطه نظرات ایشان، بررسی راهکارهای حمایت از آنها و استفاده از تجربه و تخصص ایشان در راستای تحقق اهداف سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل سوختی از جمله تربیت نیروی انسانی (در حال انجام و بررسی برای تعیین راهکار) (در راستای «راهبرد»های سند ملی)
11- تعیین سطح تکنولوژی پیل سوختی پلیمری ایران با استفاده از تکنیک TRL (Technology Readiness Level) (مطابق بند 6-1-و و 6-1-ض سند ملی)
12- انجام تحقیقات در زمینه تعریف، روش ها و مراحل مختلف انتقال تکنولوژی و همچنین تعریف سطوح مختلف آمادگی تکنولوژی به منظور بررسی روش شرکت در کنسرسیوم های فناوری بین المللی (مطابق بند 6-1-و و 6-1-ض سند ملی)
-13- اکنون با بیشاز 8 سال از شروع مطالعات مبنا و از آنجایی که برنامه ی توسعه باید برای وضع موجود نوشته شود و همواره نگاهی به آینده داشته باشد، هم چنین تغییراتی که در شرایط محیطی و محاطی کشور ایجاد شده است این مطالعات نیازمند بازنگری است. بازنگری سند اکنون توسط این دبیرخانه در حال اجراست.-
14- این دبیرخانه تاکنون دو دوره کنفرانس هیدروژن و پیل سوختی و اولین دوره مسابقه خودروهای پیل سوختی را برگزار نموده و موفق به چاپ ویژه‌نامه مقالات کنفرانس‌های ملی هیدروژن و پیل‌سوختی در ژورنال‌های تخصصی هیدروژن و پیل‌سوختی گشت. این دبیرخانه در برگزاری 5 دوره سمینار پیل سوختی توسط انجمن الکتروشیمی حضور فعال داشته است.
15 - تولید وب سایت کمیته راهبری پیل سوختی (مطابق بند 6-1-ک سند)
16- انتشار نشریه هیدروژن و پیل سوختی از مهر ماه 85 تاکنون به تعداد80 شماره (مطابق بند 6-1-ک سند)
17- تهیه برنامه عملیاتی (نقشه راه) پیل سوختی با اهداف تعیین شده در سند (مطابق بند 6-1-م سند)
18-خرید صد نمونه کیت آموزشی پیل سوختی و اهداء به مراکز آموزش و پرورش سراسر کشور به همراه برگزاری جلسات آموزشی برای دبیران و آموزگاران (مطابق بند 5-د-3 سند)
19- راه اندازی سایت انرژی های نو طالقان بمنظور پیاده سازی و اجرای طرح های نمونه هیدروژن و پیل سوختی و تبلیغ، ترویج و فرهنگ سازی در این زمینه (مطابق بند 5-د-3 سند)
20- مشارکت در برگزاری اولین جشنواره دستاوردهای ستاد انرژی‌های نو زیر نظر معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری



حوزه توسعه فناوری
فعالیت ها در حوزه توسعه فناوری به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
الف- ایجاد پایلوت های نمونه
1- طرح یکپارچه سازی سیستم های تولید و ذخیره سازی هیدروژن شامل:
تولید هیدروژن
- الکترولیز قلیایی آب به ظرفیت تولید 30 Nm3/hr هیدروژن و توان مصرفی 175kW
- الکترولیز قلیایی آب به ظرفیت تولید 40 Nm3/hr هیدروژن و توان مصرفی 200kW
ذخیره‌سازی هیدروژن
- یک مخزن هیدروژن با حجم 20 m3 تحت فشار 100 bar (فشار بالا)
- دو مخزن هیدروژن هر یک به حجم 20 m3 تحت فشار 10 bar (فشار پایین)
عرضه هیدروژن
- واحد سیلندر پرکنی هیدروژن با ظرفیت 30 Nm3/hr هیدروژن با فشار 170 بار

2- پایلوت انرژی هیدروژن خورشیدی مستقل از شبکه
- احداث پایلوت آزمایشگاهی هیدروژن خورشیدی و پیل سوختی (شامل سیستم فتوولتائیک به ظرفیت kW 10، الکترولایزر به ظرفیت kW 5 و پیل سوختی با توان kW 2/1 (مطابق بند 6-1-ی سند)
- تامین و نصب مخزن ذخیره هیدروژن به ظرفیت 20 مترمکعب و فشار 100 بار (مطابق بند6-1-ط سند)

3- سایر پایلوت‌های نمونه در سایت طالقان
- نصب پیل سوختی1کیلووات دما بالای پلیمری در سایت طالقان
- نصب و راه اندازی سیستم رفورمر گاز طبیعی به ظرفیت تولید Nm3/hr 5 گاز هیدروژن برای تامین سوخت سیستم پیل سوختی 5 کیلووات
- تامین، نصب و راه اندازی یک سیستم پیل سوختی 25 کیلووات با هدف اتصال به شبکه و تجهیزات جانبی آن در سایت انرژی های نو طالقان (مطابق بند 6-1-ی سند)
- مخزن هیدرید فلزی جهت ذخیره هیدروژن مورد نیاز سیستم پیل سوختی یک کیلووات

ب) دستیابی به دانش فنی
- طراحی، ساخت و بومی سازی سیستم و اجزای پیل های سوختی پلیمری 5 و 10 کیلووات با کاربری تولید همزمان برق و حرارت نصب شده در سایت طالقان
- طراحی و ساخت تک سل و استک پیل سوختی اکسیدجامد(100 وات)
- طراحی و ساخت یک باتری وانادیومی به ظرفیت KW1
- طراحی و ساخت دستگاه تست پیل سوختی
- طراحی و ساخت رفورمر گاز طبیعی و اجزای آن
- طراحی و ساخت خالص ساز هیدروژن برای استفاده در پیل سوختی
- تجهیز آزمایشگاه تست
- انجام پروژه های بومی سازی اجزا
ج) قراردادهای مطالعات امکانسنجی و مدیریتی هیدروژن
- بررسی فنی در خصوص سیکلهای ترموشیمیایی تولید هیدروژن و انتخاب سیکل (UT-3) جهت ساخت یک نمونه در مقیاس آزمایشگاهی
- انجام مطالعات و تحقیقات بر روی فناوری رفورمینگ گاز طبیعی
- مطالعه و بررسی فنی‌ـ اقتصادی انواع روشهای مایع‌سازی و ذخیره‌سازی هیدروژن بهمراه انجام مطالعات امکان‌سنجی ساخت مخزن
- انجام مطالعات در زمینه احتراق کاتالیستی هیدروژن
- انجام پروژه پژوهشی بررسی سوخت هیتان از نظر مباحث اقتصادی و زیرساختی در کشور
- انجام مطالعات سیستمی (طراحی مفهومی و تفصیلی) پایلوت سیستم رفورمر ایستگاهی جهت تولید و تأمین با هدف شناخت فناروی و نمایش عملکردی
- مقدمه‌ای بر مطالعه امکان‌سنجی استفاده از سوخت ترکیبی هیدروژن و گاز طبیعی فشرده شده (هیتان) در موتورهای احتراق درونی
- ارزیابی و مطالعات امکان‌سنجی ایجاد فناوری ذخیره‏سازی هیدروژن در کشور
- طراحی یک واحد آزمایشگاهی مبدل سوخت گاز طبیعی با کاربری در پیل‌های سوختی دما بالا
- انجام خدمات مشاوره‌ای در خصوص بررسی امکان ساخت و تولید پودر هیدرید منیزیم برای ذخیره‌سازی هیدروژن مورد استفاده در پیلهای سوختی
- بررسی نحوه ساخت و بومی سازی حداکثری اجزا، مواد و تجهیزات پیل سوختی اکسیدجامد
- مطالعه نقش دولت در تقویت بازار توسعه فناوری سیستمهای پیل سوختی
- انجام مطالعات پیک سایی نیروگاههای متعارف کشور به وسیله پیل سوختی
- ارزیابی و مطالعه امکانسنجی ذخیره سازی هیدروژن
- مطالعات امکانسنجی طراحی ، ساخت و تعیین روش الکتروکاتالیست برای انواع GDL
- امکان سنجی، فنی، زیست محیطی، ساخت نمونه خودروی هیبرید پیل سوختی باتری در ایران، دانشگاه تهران
- پروژه غشاهای هیبریدی آلی معدنی
- عقد قرارداد و نظارت بر اجرای پروژه دستیابی به تکنولو‍ژی ساخت صفحات دو قطبی ترموپلاستیک برای پیل سوختی پلیمری


شایان ذکر است با فعال شدن پروژه ها و اقدامات فوق الذکر تحت حمایت کمیته راهبری پیل سوختی و هم‌چنین حمایت از پایان‌نامه‌ها و مقالات ISI منجر به رشد بیش از 4.7 برابری تعداد مراکز علمی، صنعتی فعال و رشد بیش از 9.2 برابری تعداد نیروی انسانی متخصص دانشگاهی شده است و تعداد دانشگاه‌های فعال به 26 دانشگاه و مراکز فعال و شرکت‌های دانش بنیان به 12 رسیده است. اکنون بیش از 252 عضو هیات علمی به فعالیت در زمینه پیل سوختی روی آورده و بالغ بر 650 دانشجوی کارشناسی ارشد و دکترا تربیت کرده‌اند و البته این روند با سرعت مناسبی در حال پیشرفت است.
این فعالیت ها نمونه ای از ثمرات عزم ملی برای گسترش این زمینه پرکاربرد در کشور است که نیازمند دیدگاههای فراسازمانی، وسیع و همه گیر در سطح ملی است