جدول ال
كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستعماله وقودًا للسيارات ؟ حيث أن الهيدروجين هو أبسط العناصر وأكثرها وفرة على وجه الأرض، فهو يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد، كما ويمكن للهيدروجين أن يخزن ويوفر طاقة قابلة للاستخدام، لكنه لا يتواجد في الطبيعة بمفرده ويجب إنتاجه من المركبات التي تحتوي عليه.
كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستعماله وقودًا للسيارات
على الرغم من وفرة الهيدروجين على الأرض كعنصر إلا أنه لا يوجد منفردًا وإنما يوجد دائمًا كجزء من مركب آخر ، مثل الماء (H2O) أو الميثان (CH4) ، ويجب فصله إلى هيدروجين نقي (H2) لاستخدامه في المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود؛ حيث يتحد وقود الهيدروجين مع الأكسجين الآتي من الهواء عبر خلية وقود، مما يؤدي إلى توليد الكهرباء والمياه من خلال عملية كهروكيميائية، وهنا في هذه الفقرة سنتعرف بالتفصيل على كيف يمكن انتاج الهيدروجين وشحنه واستعماله وقودًا للسيارات ؟ [1]
طرق إنتاج الهيدروجين
هناك عدة طرق لإنتاج الهيدروجين، وفيما يأتي عرض لبعض منها:
- تحويل الغاز الطبيعي إلى غاز الهيدروجين: الغاز الطبيعي وهو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون، ولإنتاج الهيدروجين يتم تفاعل الغاز الطبيعي مع بخار الماء عالي الحرارة، حيث يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الماء لإنتاج هيدروجين إضافي، وهذه الطريقة هي الأرخص والأكثر فعالية والأكثر شيوعًا.
- التحليل الكهربائي: ويقصد بالتحليل الكهربائي تمرير تيار كهربائي ليجزئ الماء إلى هيدروجين وأكسجين، كما وأنه إذا تم إنتاج الكهرباء من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية أو الرياح فسيتم اعتبار الهيدروجين الناتج متجددًا أيضًا.
- إعادة تشكيل السوائل المتجددة: يتفاعل الوقود السائل المتجدد ، مثل الإيثانول ، مع بخار عالي الحرارة لإنتاج الهيدروجين بالقرب من نقطة الاستخدام النهائي.
- التخمير: يتم تحويل الكتلة الحيوية إلى مواد أولية غنية بالسكر يمكن تخميرها لإنتاج الهيدروجين.
طرق شحن الهيدروجين
يتم توزيع ( شحن ) الهيدروجين من خلال ثلاث طرق وهي كالآتي:
- خط الأنابيب: هذه الطريقة الأقل تكلفة وتساعد على شحن كميات كبيرة من الهيدروجين، لكن لا يتوفر حاليًا سوى حوالي 1600 ميل من خطوط الأنابيب الأمريكية لتسليم الهيدروجين، كما وتقع خطوط الأنابيب هذه بالقرب من مصافي البترول الكبيرة والمصانع الكيماوية في إلينوي وكاليفورنيا وساحل الخليج فقط.
- المقطورات ذات الأنبوب العالي الضغط: هذه الطريقة باهظة الثمن، حيث في هذه الطريقة يتم نقل غاز الهيدروجين المضغوط بالشاحنة أو القطار أو السفينة في مقطورات ذات أنبوب عالي الضغط وباهظ الثمن أيضًا، ويستخدم بشكل أساسي لمسافات تصل إلى 200 ميل أو أقل.
- صهاريج الهيدروجين المسال: في هذه الطريقة يتم تبريد الهيدروجين إلى درجة حرارة معينة حيث يصبح سائلاً، وعلى الرغم من أن عملية الإسالة باهظة الثمن، إلا أنها تتيح نقل الهيدروجين بشكل أكثر كفاءة (عند مقارنته باستخدام مقطورات ذات أنابيب عالية الضغط) عبر مسافات أطول بواسطة الشاحنات أو عربة السكك الحديدية أو السفينة.
استعمال الهيدروجين وقودًا للسيارات
تستخدم مركبات خلايا الوقود غاز الهيدروجين لتشغيل محرك كهربائي، على عكس المركبات التقليدية التي تعمل بالبنزين أو الديزل، حيث تجمع السيارات والشاحنات التي تعمل بخلايا الوقود بين الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الكهرباء التي ستدير المحرك، وينتج عن تحويل غاز الهيدروجين إلى كهرباء الماء والحرارة فقط كمنتج ثانوي، مما يعني أن المركبات التي تعمل بخلايا الوقود لا تسبب تلوثًا لأنبوب العادم عند قيادتها. [2]
استخدامات الهيدروجين
وبعد التعرف على كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستعماله وقودًا للسيارات ؟ من المهم التطرق لاستخدامات الهيدروجين الأخرى، حيث تتعدد استخدامات الهيدروجين كوقود فيما يأتي: [3]
- الهيدروجين هو عبارة عن وقود نظيف عند استهلاكه في خلية وقود فهو ينتج فقط الماء والكهرباء والحرارة.
- يمكن أن تلعب خلايا الهيدروجين والوقود دورًا مهمًا في الاستراتيجيات الوطنية للطاقة، مع إمكانية استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، عبر جميع القطاعات تقريبًا مثل النقل، والقطاعات التجارية، والصناعية ، والسكنية ، والمحمولة.
- يمكن لخلايا الهيدروجين والوقود توفير الطاقة لاستخدامها في تطبيقات متنوعة بما في ذلك توزيع الحرارة والطاقة؛ وأنظمة تخزين وتمكين الطاقة المتجددة.
- يستخدم كطاقة مساعدة للشاحنات والطائرات والقطارات والسفن، والمركبات المتخصصة مثل الرافعات الشوكية، والشاحنات ؛ وحافلات نقل الركاب.
- إن خلايا الهيدروجين والوقود لديها القدرة على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العديد من التطبيقات.
وفي ختام هذه المقالة نؤكد على أهمية استخدام الهيدروجين كوقود وذلك لمميزاته المتعددة، وأولها تخفيضه لنسبة التلوث على هذا الكوكب، وما يؤكد على هذا الكلام ما تم طرحه في هذه المقالة من الإجابة على سؤال كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستعماله وقودًا للسيارات.