كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستخدامه كوقود للسيارات؟ نظرًا لأن الهيدروجين هو أبسط العناصر وأكثرها وفرة على الأرض ، فهو يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد ، ويمكن للهيدروجين تخزين وتوفير طاقة قابلة للاستخدام ، ولكنه لا يوجد في الطبيعة بمفرده ويجب إنتاجه من المركبات التي تحتوي عليه.
كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستخدامه كوقود للسيارات؟
على الرغم من وفرة الهيدروجين على الأرض كعنصر ، إلا أنه لا يوجد بمفرده ، ولكنه موجود دائمًا كجزء من مركب آخر ، مثل الماء (H2O) أو الميثان (CH4) ، ويجب فصله إلى هيدروجين نقي (H2) للاستخدام في السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود ؛ حيث يتحد وقود الهيدروجين مع الأكسجين القادم من الهواء عبر خلية وقود مما يؤدي إلى توليد الكهرباء والماء من خلال عملية كهروكيميائية ، وهنا في هذه الفقرة سنتعرف بالتفصيل على كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستخدامه كوقود للسيارات؟
طرق إنتاج الهيدروجين
هناك عدة طرق لإنتاج الهيدروجين ، وبعضها موضح أدناه:
- تحويل الغاز الطبيعي إلى غاز هيدروجينالغاز الطبيعي: وهو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون. لإنتاج الهيدروجين ، يتفاعل الغاز الطبيعي مع بخار الماء عالي الحرارة ، حيث يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الماء لإنتاج هيدروجين إضافي. هذه الطريقة هي الأرخص والأكثر فعالية والأكثر شيوعًا.
- التحليل الكهربائييعني التحليل الكهربائي تمرير تيار كهربائي لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين ، وإذا تم إنتاج الكهرباء من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، فسيتم اعتبار الهيدروجين الناتج متجددًا أيضًا.
- إعادة تكوين السوائل التجديديةيتفاعل الوقود السائل المتجدد ، مثل الإيثانول ، مع البخار عالي الحرارة لإنتاج الهيدروجين بالقرب من نقطة الاستخدام النهائي.
- التخميريتم تحويل الكتلة الحيوية إلى مادة أولية غنية بالسكر يمكن تخميرها لإنتاج الهيدروجين.
طرق شحن الهيدروجين
يتوزع الهيدروجين (مشحون) بثلاث طرق كالتالي:
- خط انابيبهذه هي الطريقة الأقل تكلفة لشحن كميات كبيرة من الهيدروجين ، ولكن لا يوجد حاليًا سوى حوالي 1600 ميل من خطوط الأنابيب الأمريكية المتاحة لتسليم الهيدروجين ، وتقع هذه الأنابيب بالقرب من مصافي النفط الكبيرة والمصانع الكيماوية فقط في إلينوي وكاليفورنيا والخليج. ساحل.
- مقطورات أنبوب الضغط العاليغالي الثمن: يتم نقل غاز الهيدروجين المضغوط بواسطة شاحنة أو قطار أو سفينة في مقطورات أنبوبية عالية الضغط ، وهي أيضًا باهظة الثمن ، وتستخدم بشكل أساسي لمسافات تصل إلى 200 ميل أو أقل.
- خزانات الهيدروجين المسالفي هذه الطريقة يتم تبريد الهيدروجين إلى درجة حرارة معينة حيث يتحول إلى سائل. على الرغم من أن عملية الإسالة باهظة الثمن ، إلا أنها تسمح بنقل أكثر كفاءة للهيدروجين (عند مقارنته باستخدام مقطورات ذات أنابيب عالية الضغط) عبر مسافات أطول بواسطة الشاحنات أو عربة السكك الحديدية. السكك الحديدية أو السفينة.
استخدام الهيدروجين كوقود للسيارات
تستخدم مركبات خلايا الوقود غاز الهيدروجين لتشغيل محرك كهربائي ، على عكس مركبات البنزين أو الديزل التقليدية ، حيث تجمع سيارات وشاحنات خلايا الوقود بين الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الكهرباء التي ستدير المحرك ، ويؤدي تحويل غاز الهيدروجين إلى كهرباء إلى الماء والحرارة فقط كمنتج ثانوي ، وهذا يعني أن المركبات التي تعمل بخلايا الوقود لا تسبب تلوثًا للعادم عند القيادة.
استخدامات الهيدروجين
وبعد معرفة كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستخدامه كوقود للسيارات؟ من المهم التطرق إلى الاستخدامات الأخرى للهيدروجين حيث توجد استخدامات عديدة للهيدروجين كوقود وهي كالآتي:
- الهيدروجين هو وقود نظيف عندما يتم استهلاكه في خلية وقود ينتج الماء والكهرباء والحرارة فقط.
- يمكن أن تلعب خلايا الهيدروجين والوقود دورًا مهمًا في استراتيجيات الطاقة الوطنية ، مع إمكانية استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات ، عبر جميع القطاعات تقريبًا مثل النقل والتجارية والصناعية والسكنية والمتنقلة.
- يمكن أن توفر خلايا الهيدروجين والوقود الطاقة لاستخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك توزيع الحرارة والطاقة ؛ وأنظمة تخزين وتمكين الطاقة المتجددة.
- تستخدم كقوة مساعدة للشاحنات والطائرات والقطارات والسفن والمركبات المتخصصة مثل الرافعات الشوكية والشاحنات والشاحنات ؛ وحافلات الركاب.
- تمتلك خلايا الهيدروجين والوقود القدرة على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العديد من التطبيقات.
في نهاية هذا المقال نؤكد على أهمية استخدام الهيدروجين كوقود لما له من مزايا عديدة ، أولها تقليل التلوث على هذا الكوكب. ما يؤكد ذلك هو ما تم طرحه في هذا المقال في الإجابة على سؤال كيف يمكن إنتاج الهيدروجين وشحنه واستخدامه كوقود للسيارات.