خلية وقود الهيدروجين في السيارات

زاموس محرك الهيدروجين

تخيل سيارة لا ينبعث منها دخان أو غازات ملوثة أثناء القيادة ، وبدلاً من استخدام البنزين أو الديزل ، فإنها تستخدم الهيدروجين كوقود. لم يعد الهيدروجين شيئًا من المستقبل ولكنه متاح بالفعل بفضل خلية وقود الهيدروجين في السيارات. يتساءل الكثير من الناس عن كيفية عملها وما هي مزايا استخدامها.

لهذا السبب سنخبرك في هذا المقال عن خلية الوقود الهيدروجيني في السيارات وخصائصها ومزاياها وغير ذلك الكثير.

ما هي السيارات التي تعمل بخلايا الهيدروجين

خلية وقود الهيدروجين في السيارات

في جوهرها، بطارية الهيدروجين هي جهاز يحول الطاقة الكيميائية المخزنة في الهيدروجين إلى طاقة كهربائية. وهو يعمل من خلال عملية يتم فيها الهيدروجين يتحد مع الأكسجين من الهواء لإنتاج الكهرباء والماء والحرارة كمنتجات ثانوية. يمكن للكهرباء المولدة تشغيل محرك كهربائي يدفع عجلات السيارة، مما يسمح لها بالتحرك.

تتكون خلية وقود الهيدروجين من عدة خلايا فردية.. تتكون كل خلية من قطبين كهربائيين، الأنود والكاثود، وتفصل بينهما مادة تسمى المنحل بالكهرباء. يتم إدخال الهيدروجين عند القطب الموجب، ويتم إدخال الأكسجين من الهواء عند الكاثود. عندما يتلامس الهيدروجين مع الأنود، فإنه ينقسم إلى بروتونات وإلكترونات. تنتقل البروتونات عبر الإلكتروليت إلى الكاثود، بينما تنتقل الإلكترونات عبر دائرة خارجية، مما يولد الكهرباء في هذه العملية. عند الكاثود، تتحد البروتونات والإلكترونات والأكسجين لتكوين الماء والحرارة.

أعمال كومو

تشغيل سيارة الهيدروجين

الاختلاف الرئيسي مع سيارة الهيدروجين هو أنه على الرغم من أنها سيارة كهربائية، نظرًا لأن المحرك الكهربائي يدير العجلات بالكامل، فإنها لا تعمل بنفس الطريقة. في السيارة التي تعمل بخلايا الوقود، تقوم السيارة بتوليد الكهرباء التي تحتاجها.

بدلاً من استخدام البطاريات لتخزين الطاقة ، يستخدمون خلايا الوقود ، على غرار محطات الطاقة المحمولة. وإذا قمنا بتحليل سيارات الاحتراق، يتم الحصول على الطاقة عن طريق حرق المشتقات البترولية، وفي سيارات الهيدروجين تتم معالجة الهيدروجين لتوليد الكهرباء حسب الطلب.

يتم تخزين غاز الهيدروجين (H2) تحت الضغط في خزانات محددة. يتم تسليم هذا العنصر إلى خلية وقود حيث يتم إضافة الأكسجين من الهواء المحيط لتوليد الكهرباء ويتم الحصول على الماء (H2O) كمنتج متبقي. لأن نعم، تحتوي سيارات الهيدروجين على أنابيب عادم، لكنها لا تلوث، بل تنبعث منها بخار الماء فقط.

تذهب الكهرباء التي تولدها خلية الوقود إلى البطارية، وكما هو الحال في السيارة الكهربائية، فإن البطارية مسؤولة عن توزيع الطاقة إلى المحرك الكهربائي للسيارة. يمكن أيضًا توصيل الطاقة عند الطلب مباشرة من خلية الوقود إلى المحرك الكهربائي.

الكهرباء الزائدة المتراكمة في البطارية، بالإضافة إلى استعادة الطاقة من خلال الكبح المتجدد، يتم تخزينه في البطارية ، مما يسمح لآلية خلايا الوقود بالعمل حتى بدون استهلاك الهيدروجين.

الميزة والمدة

كيف هي خلايا الهيدروجين في السيارات

عندما يتعلق الأمر بالمتانة، فكر في سيارة تعمل بالهيدروجين مثل سيارة البنزين أو الديزل التقليدية. ونتيجة لذلك، تم تصميم خلايا وقود الهيدروجين في السيارات لتدوم طوال عمر السيارة التقليدية، بنفس الجودة والمتانة والموثوقية مثل أي مركبة أخرى.

والميزة الرئيسية لخلايا الوقود الهيدروجيني هي ذلك إنها تنتج الكهرباء دون انبعاث ملوثات ضارة بالبيئة. المنتج الثانوي المهم الوحيد هو الماء، مما يجعل مركبات الخلايا الهيدروجينية تعتبر "صفر انبعاثات". بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر استقلالية أكبر مقارنة ببطاريات السيارات الكهربائية التقليدية، نظرًا لأن عملية إعادة الشحن أسرع ويمكن مقارنتها بملء خزان البنزين.

المزايا الأخرى لاستخدام بطارية الهيدروجين في السيارات هي:

  • انبعاثات محلية صفرية: الانبعاثات الوحيدة الناتجة هي بخار الماء ، مما يساهم بشكل كبير في الحد من تلوث الهواء ونوعية الهواء في البيئات الحضرية.
  • الحكم الذاتي الممتد: يمكن أن تعمل المركبات التي تعمل بخلايا الهيدروجين لفترة أطول قبل أن تتطلب إعادة الشحن ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للسفر لمسافات طويلة.
  • شحن سريع: يمكن أن تستغرق إعادة ملء خزان الهيدروجين بضع دقائق فقط، وهو نفس الوقت الذي تستغرقه تعبئة خزان البنزين.
  • مرونة في الاستخدام: يمكن استخدام خلايا الهيدروجين في مجموعة متنوعة من التطبيقات، ليس فقط في المركبات، ولكن أيضًا في أنظمة الطاقة الثابتة مثل المولدات وأنظمة الطاقة الاحتياطية.
  • كفاءة الطاقة: قد تكون خلايا الوقود الهيدروجيني أكثر كفاءة من حيث تحويل الطاقة مقارنة بمحركات الاحتراق الداخلي التقليدية.
  • المساهمة في الطاقة المتجددة: يمكن إنتاج الهيدروجين المستخدم في خلايا وقود الهيدروجين من مصادر متجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، من خلال عملية تسمى التحليل الكهربائي.

مشاكل خلية الهيدروجين في السيارات

في حين أنه من الصحيح أن الهيدروجين هو أحد العناصر الكيميائية الأكثر شهرة في الجدول الدوري نظرًا لعدد مرات حدوثه ، إلا أن الحصول عليه ليس بالأمر السهل.

الهيدروجين هو غاز غير ضار تمامًا في درجة حرارة الغرفة وضغطها، لكن الهيدروجين نفسه لا يوجد كعنصر قابل للتحصيل. لا يوجد هيدروجين في التربة ولا ينمو من الأشجار. ويرتبط وجوده بعناصر أخرى نحتاج إلى فصلها: على سبيل المثال، الماء H2O يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة.

لفصل الهيدروجين (H2)، يجب تقسيم الماء إلى كهرباء من خلال عملية تغويز تسمى التحليل الكهربائي. مطلوب كمية كبيرة من الطاقة للحصول على الأكسجين (O) من ناحية والهيدروجين النقي (H2) لتخزينه من ناحية أخرى.

يمكن أيضًا الحصول على الهيدروجين عن طريق إعادة تشكيل الهيدروكربون، وتغويز الهيدروكربون أو الكتلة الحيوية، والإنتاج الحيوي للبكتيريا أو الطحالب على نطاق صغير، والدورة الكيميائية الحرارية على نطاق واسع (باستخدام الطاقة النووية أو الشمسية).

من المشاكل الأخرى الأكثر تعقيدًا المرتبطة بالهيدروجين تخزينه. وهو غاز متطاير للغاية بكثافة تبلغ 0,0899 كجم / م 3 فقطلذا فإن إبقاء هذا الغاز تحت الضغط يعني إضافة أشياء ثقيلة جدًا لإبقائه في الخزان. مع التكنولوجيا الحالية، من المستحيل عمليًا ضمان الخسائر، ويرجع ذلك أساسًا إلى ملء/تفريغ الصمامات.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك مسألة التزود بالوقود: فهي ليست سهلة. في إسبانيا، حيث لدينا حاليًا شبكة غير مستقرة، لا يوجد سوى سبعة مصانع للهيدروجين: اثنان في هويسكا، وواحد في سرقسطة، وواحد في مدريد، وواحد في الباسيتي، وواحد في بورتولانو، وواحد في إشبيلية. في عام 2017 ، كان من المتوقع أن يكون هناك 20 محطة هيدروجين بحلول عام 2020 ، لكن الواقع مختلف تمامًا.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن خلايا وقود الهيدروجين في السيارات وخصائصها.


اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.