الهيدروجين وقود المستقبل pdf

حرص العلماء على إجراء العديد من الدراسات، حتى يبحثوا عن مصادر صديقة للبيئة، فتم إجراء العديد من التطورات على استخدام الطاقة الشمسية، والتي سوف تساعد على توليد الكهرباء.

وتحويل طاقة المد والجزر من الطاقة الحركية إلى الطاقة الكهربائية، مما دفعهم إلى إلقاء الضوء على الهيدروجين كمصدر للطاقة على اعتبار أنه عنصر نظيف وآمن.

أنواع موارد الطاقة

تتنوع وتتعد أشكال موارد الطاقة، وهي تنقسم إلى:

• الطاقة المتجددة.
• الطاقة الغير متجددة.

شاهد أيضًا: ما هي خصائص الغاز الطبيعي؟

موارد الطاقة المتجددة

تعتبر الطاقة الشمسية من أفضل موارد الطاقة التي يتم الاعتماد عليها، وهذا يرجع إلى أنها نظيفة ولا تسبب أي أضرار على البيئة، ومن أشكال الطاقة المتجددة كالتالي:

• الطاقة الشمسية: يتم استخدام طاقة الشمس في الحصول على الكهرباء من خلال تلقي الأشعة الشمسية عن طريق الخلايا التي تقوم بنقل هذه الأشعة إلى طاقة كهربائية، ويتم وضعها بعد ذلك في خلايا رصاصية.
  • ويتم وضع هذه الخلايا بعد ذلك في أماكن معرضة للشمس باستمرار على سبيل المثال المناطق الموجودة بالقرب من مناطق الاستواء.
  • حتى تعيد استخدام الطاقة في عدد من الأمور، كتوليد الكهرباء والاستخدامات الحرارية كتحلية الماء المالحة وتسخين الماء والتدفئة وتسخين حمامات السباحة.
• طاقة الرياح: يتم تحويل طاقة الرياح إلى الطاقة الكهربية من خلال العنفات، ويتم تخزينها بعد ذلك في مدخرة رصاصية، وبعد ذلك يتم وضعها في أماكن موجهة إلى الرياح، ويكثر فيها التقلبات الجوية باستمرار، والجدير بالذكر أن هذه الطاقة تم استخدامها في ألمانيا.
• طاقة المد والجزر: يتم الحصول على الطاقة من المد والجزر عن طريق تأثير البحر بفعل حركة المد والجزر بجاذبية الشمس والقمر.
  • مما ينتج عنه إنتاج الطاقة الكهربية من خلال عنفات ومن الطاقة المفقودة من قبل العديد من الدول الموجودة حول العالم، ويتم تخزين هذه الطاقة في بطاريات رصاصية.

موارد الطاقة الغير متجددة

هي الطاقة الموجودة منذ ملايين السنين، وهي غير متواجدة بشكل كبير، ومن أمثلتها:

• النفط: هو عبارة عن الموارد غير المتجددة، ويتخذ اللون الأسود المخضر، وله استخدامات متعددة ومنها.
  • يستخدم كوقود للسيارات، والجدير بالذكر أن هذا المورد تم استخراجه نتيجة تحلل النباتات الميتة خلال ملايين السنين، فالإنسان يستخدمه كبديل للطاقات الأخرى، لأنه رخيص الثمن.
• الغاز الطبيعي: ينقسم الغاز الطبيعي إلى نوعين:
• والغاز الرطب: ويتواجد هذا النوع من الغاز مع النفط في حقل خاص به.
• الغاز المنفرد في حقوله: هذا النوع من الغاز الطبيعي الذي يتم استخدامه في الطهي وجميع الاحتياجات المنزلية، وهو ينتشر بكثرة في الجزائر والمغرب.

3. الفحم الحجري: يعتبر نوع من أنواع الطاقات الغير متجددة التي تنتج عن تراكم المواد العضوية فوق بعضها البعض خلال ملايين السنين في درجات حرارة عالية وضغط مرتفع، وهو يستخدم في التدفئة.

تطبيقات الهيدروجين واستخداماته

يحتوي الوقود الهيدروجيني على تطبيقات متعددة، وهي كالتالي:

• يتم الاعتماد عليها بدلاً من الغاز الطبيعي والنفط، كما أنها تساعد عل حماية العالم من أي تلوث.
• تلعب دور هام في الناحية العسكرية، حيث تم التوصل إلى صنع القنابل الهيدروجينية التي يتم استخدامها في الحروب.

وتتجاوز قوتها على القنبلة الذرية من حيث الدمار الشامل التي تسببه، ولكن تفجيرها يتوقف على تفجير قنبلة نووية بجانبها، كما يوجد عدة استخدامات للهيدروجين، وهي كالتالي:

• يدخل الهيدروجين في صناعة حمض الهيدروليك، بالإضافة إلى اللحام وتخفيف تركيز الفلزات.
• يتم استخدامه كوقود للصواريخ.
• يدخل الهيدروجين في مجال الصناعة، ولاسيما في صناعة الأمونيا، كما أنه يدخل في صناعة هدرجة الزيوت والدهون.
• يدخل في صناعة الألكلة الهيدروجينية، بالإضافة إلى السلفرة والتكسير الهيدروجيني.
• ويدخل الهيدروجين السائل في عمل الأبحاث الحراريات والتي تشتمل على دراسات الموصلات الكهربائية.
• يساعد على توصيل الحرارة بشكل أعلى عند مقارنته بأي غاز آخر.
• يتم استخدامه في رفع البالونات والمنطاد وهذا بسبب خفة وزنه التي يتمتع بها.
• ويتم استخدام نظير الهيدروجين في التطبيقات المتعلقة بالانشطار النووي على اعتبار أنه مهدئ للنيوترونات حتى تقلل من سرعتها.
• يتم استخدامه في الاندماجات النووية، كما أنه يتم الاعتماد عليها مركبات الديتريوم بالكيمياء.

مزايا خلايا الوقود الهيدروجين

تحتوي خلايا الوقود الهيدروجيني على مجموعة من المزايا، وهي كالتالي:

• تتمتع بدرجة عالية من الكفاءة من الناحية الكهربائية.
• تساعد على ضبط التيار الكهربائي، نظراً لأدائها الجيد.
• لا ينتج عنها أي اهتزاز، فهي تعمل بهدوء ولا ينتج عنها أي ضوضاء.
• تتمتع بطاقة إمداد قوية، ولاسيما عند التسخين والتبريد.
• لا تكون بحاجة إلى عمل صيانة باستمرار، فهي طويلة الأمد.
• لا يخرج منها أي ملوثات للبيئة، ونسبة الغازات تكون صغيرة الحجم عند مقارنتها بعمليات الاحتراق العادية.
• تتمتع بسهولة عند التشغيل، فالأجزاء فيها ثابتة وغير متحركة.

تطبيقات خلايا الوقود الهيدروجيني

تتعدد تطبيقات خلايا الوقود، ولا يكون لها نهاية واضحة أو محددة، ويتزامن مع تطور التقنية تزايد في مجالات الاستخدام، وإليكم التطبيقات كالتالي:

1. الاتصالات:

تزامن مع تزايد استخدام الإنترنت وشبكة الاتصالات ظهور الحاجة الملحة إلى مصدر تغذية، واستطاعت خلايا الوقود أن تثبت مدى الثقة بها بنسبة كبيرة.

فهذه الخلايا صديقة للبيئة، وتم تصميمها خصيصاً حتى تتمكن من تحمل جميع الظروف الجوية كالرياح الشديدة والأمطار الغزيرة، وتم استخدامها في وقتنا هذا كمصدر لدعم الطاقة بأبراج الاتصالات أو مصدر أساسي للطاقة.

شاهد أيضًا: ثاني أكسيد الكربون وخصائصه

2. مصانع لمعالجة النفايات ومعالجة المياه ومصانع البيرة:

أدخلت خلايا الوقود في وقتنا الحالي في مصانع معالجة النفايات والمياه في مختلف أنحاء العالم، واستطاعت هذه التقنية أن تقوم بإثبات إمكانياتها على تقليل نسبة الانبعاثات، فغاز الميثان يتم استخدامه كوقود وهو غاز أنتج من قبل هذه المواقع.

بالإضافة إلى أن الخلايا الهيدروجينية تم وضعها في مصانع عديدة.

حتى يتم تصنيع البيرة عن طريق تعريض الخمور الغير معالجة إلى هواضم تقوم بكسر جميع المركبات العضوية.

والعمل على إنتاج الميثان الذي يستخدم كوقود يحتوي على الهيدروجين.

3. التطبيقات الثابتة:

تم تركيب خلايا الوقود الهيدروجيني التي وصلت إلى نحو 2500 خلية في جميع أنحاء العالم بالفنادق والمستشفيات والمدارس والمكاتب.

كما أنها استخدمت كمحطات كهربائية تم توصيلها بشبكة الكهرباء العامة، حتى تقوم بتأمين دعمها للشبكة.

والجدير بالذكر أن جميع أنظمة خلايا الوقود تعمل بمستوى عالي من الكفاءة تقدر بحوالي 40% بدون أي تلوث للبيئة أو أي ضوضاء.

4. السيارات:

يوجد نوعان من محركات السيارات الهيدروجينية، وهي:

• الأول: يتم استخدام الهيدروجين داخل محركات الاحتراق الداخلي على اعتبار أنه بديل للنفط.
• الثاني: يستخدم الهيدروجين بخلية الوقود، حتى يتم إنتاج تيار كهربي يساعد على تشغيل المحركات الكهربائية.

معوقات انتشار السيارات التي تعمل بالوقود الهيدروجيني

• غالية الثمن.
• لديها صعوبة في تخزين الهيدروجين.
• انتشار الهيدروجين يزيد من تكلفة الهيدروجين كوقود.
• عدم اكتمال البنية التحتية لمحطات تزويد الوقود.

شاهد أيضًا: معلومات عن بيروكسيد الهيدروجين واهم استخداماته

ومن هنا نكون قد وصلنا إلى نهاية مقال اليوم الهيدروجين وقود المستقبل pdf، للاستفسار يرجى ترك تعليق أسفل الموضوع.