in

مصادر الطاقة البديلة #9: خلايا وقود الهيدروجين

كيفية عمل خلايا الوقود:
تقوم خلايا الوقود بإنتاج الطاقة كهروكيميائيًا دون الحاجة لحرق الوقود، حيث تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية للوقود الغني بالهيدروجين إلى طاقةٍ كهربائية وحرارية عالية، تتمُّ هذه العملية بكفاءة ودون إنتاج أيّ ملوثات. تتكوّن خلايا الوقود -بشكلٍ مشابه للبطارية- من مجموعة خلايا فرديةٍ يتمّ تجميعها معًا لتُشكّل حزمةً خلويةً واحدة، تحتوي كلُّ خليةٍ مفردة على أنود، كاثود وطبقة إلكتروليتية، عندما يدخل وقودٌ غنيّ بالهيدروجين مثل الغاز الطبيعي النظيف أو الغاز الحيوي المتجدد إلى حزمة الوقود الخلوية، فإنه يتفاعل كهروكيميائيًا مع الأكسجين أو الهواء المحيط به منتجًا تيارًا كهربائيًا، حرارة وماء. تمتلك البطارية العادية إمدادًا محدودًا للطاقة، إلا أنّ خلايا الوقود تقوم بتوليد الكهرباء على نحوٍ مستمر ما دامت تُزوَّد بالوقود.
                                 -شكل توضيحي لخلية وقود الهيدروجين-

الطاقة الهيدروجينية:

يُعدّ عنصر الهيدروجين من أبسط العناصر وذلك لاحتوائه على إلكترون واحد وبروتون واحد، رغم أنه الأكثر وفرة في الكون إلا أنه لا يتواجد طبيعيًا كغاز على الأرض، حيث يكون مُرتبطًا دائمًا مع ذرات العناصر الأُخرى، مثال على ذلك: جزيء الماء الذي يتكوّن من ذرة أكسجين واحدة مرتبطة بذرتيّ هيدروجين، يُوجد الهيدروجين أيضًا في العديد من المُركّبات العُضوية، خاصة الهيدروكربونات التي تُكوِّن مختلف أنواع الوقود، مثل الجازولين (وقود السيارات)، الغاز الطبيعي، الميثانول والبروبان.
يُمكن فصل الهيدروجين عن الهيدروكربونات عن طريق الحرارة، وتسمى هذه العملية بـ “التحسين” التي يتم عن طريقها حاليًا إنتاج مُعظم الهيدروجين من الغاز الطبيعي، كما يُمكنُنا أيضًا استخدام التيار الكهربائي لفصل مكونات الماء (الهيدروجين والأكسجين) وهو ما يُعرف بـ “التحليل الكهربائي”، كذلك تُنتجُ بعض أنواع الطحالب والبكتيريا الهيدروجين عن طريق امتصاص أشعة الشمس كمصدرٍ للطاقة، حيث يتمّ ذلك تحت ظروف خاصة.

بالرغم من أن الهيدروجين غنيٌّ بالطاقة إلا أنه لا ينتج عن إحراقه في المحرك أي ملوثاث. رغم ذلك لا تعد هذه التقنية حديثة العهد، إذ تستخدم وكالة الفضاء الأمريكية  NASA الهيدروجين السائل منذ عام 1970 لإرسال المكوكات والصواريخ نحو الفضاء، كما تقومُ خلايا الوقود الهيدروجينية بتوفير الطاقة الكهربائية الضرورية للأنظمة المكوكية، مُنتجةً بذلك ماءً نقيًا صالحًا للشرب يُطفئ به الطاقم الفضائي عطشه.

خلايا الوقود في السيارات:
تستخدم السيارات التي تعمل بخلايا الوقود غاز الهيدروجين لتشغيل محركها الكهربائي، على خلاف السيارات التقليدية التي تستخدم البنزين أو الديزل، تقوم خلايا الوقود في السيارات والشاحنات بدمج الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الكهرباء وتشغيل المحرك؛ ولذلك سميت بالسيارات الكهربائية، لكن على عكس السيارات الكهربائية الأخرى فإن عمليات تزويدها بالوقود تكون مشابهةً لتلك التقليدية منها.


                     -صورة توضيحية للسيارات المعتمدة على وقود الهيدروجين-

مصدر 1
مصدر 2
مصدر 3

  • إعداد: محمد بابور.
  • مراجعة: هبه حمد .
  • تدقيق لغوي: مروى بوسطه جي .

بواسطة سارة تركي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

تكنولوجيا جديدة تشفي بنجاح اضطرابًا وراثيًا في الدم عند الفئران

ما هي الخلايا الجذعية؟