فوائد وعوائق استعمال الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي , مما لا شك فيه أن هذا الموضوع من أهم وأفضل الموضوعات التي يمكن أن أتحدث عنها اليوم، حيث أنه موضوع شيق ويتناول نقاط حيوية، تخص كل فرد في المجتمع، وأتمنى من الله عز وجل أن يوفقني في عرض جميع النقاط والعناصر التي تتعلق بهذا الموضوع.
ما هي فوائد وعقبات استخدام الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي ، وهل يمكن الاعتماد على غاز الهيدروجين كوقود للمركبات والآلات الصناعية؟ .
وقود غاز الهيدروجين
يعتبر وقود الهيدروجين وقودًا نظيفًا ، فعند حرق الهيدروجين كوقود ، لا ينتج عن احتراقه أي انبعاثات ضارة بالبيئة ، بل الماء فقط ، والهيدروجين هو العنصر الأكثر انتشارًا على سطح الأرض ، وهذا يجعل إنه خيار بديل جيد للوقود الأحفوري ، ولكن نظرًا لعدم وجود الهيدروجين النقي بشكل طبيعي على الأرض بكميات كبيرة ، فإنه يتطلب عادةً مدخلات طاقة أولية لإنتاجه على نطاق صناعي كبير ، بحيث يمكن إنتاج وقود الهيدروجين من الميثان أو عن طريق التحليل الكهربائي للماء ، ووقود الهيدروجين فعال للغاية في الاحتراق ، حيث أن طاقة 1 كجم من غاز الهيدروجين هي تقريبا نفس طاقة 2.8 كجم من وقود البنزين ، وهذا يشير إلى أن كفاءة الهيدروجين كوقود هي ما يقرب من ثلاثة أضعاف البنزين كوقود ، ولأن الهيدروجين يحتوي على كثافة طاقة حجمية منخفضة ، يتم تخزينه وتصديره بتكلفة أقل ، ويمكن استخدام الهيدروجين لتشغيل عدد من أنواع النقل المختلفة n والمركبات ، ويمكن تخزينها ونقلها بكثافة طاقة عالية على شكل سائل أو غاز.[1]
كيفية انتاج وقود الهيدروجين
الهيدروجين هو غاز يوجد بشكل كبير في الطبيعة ، ولكن نادرًا ما يوجد في شكله النقي ، ولإنتاج الهيدروجين في شكله النقي نحتاج إلى العديد من التفاعلات والعمليات الكيميائية ، حيث يمكن إنتاج وقود الهيدروجين من خلال عدة عمليات مختلفة ، وهذه العمليات هي:[2]
العمليات الحرارية
العمليات الحرارية هي العمليات التي تتطلب بخارًا شديد الحرارة لإنتاج وقود الهيدروجين ، حيث يتفاعل البخار مع الوقود الهيدروكربوني لإنتاج الهيدروجين النقي ، وهذا الوقود الهيدروكربوني مثل الغاز الطبيعي والديزل والوقود السائل المتجدد والفحم وتقريباً 95٪ يتم إنتاج كل الهيدروجين من إعادة تشكيل الغاز الطبيعي بالبخار.
العمليات الكهروضوئية
عمليات التحليل الكهربائي ، وهي عملية التحليل الكهربائي التي يتم فيها فصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين. .
عمليات الطاقة الشمسية
عندما تستخدم العمليات التي تعمل بالطاقة الشمسية الضوء كعامل لإنتاج الهيدروجين ، هناك العديد من العمليات التي تعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين مثل:
- العمليات الحيوية الضوئية: تستخدم العمليات الحيوية الضوئية نشاط التمثيل الضوئي الطبيعي للبكتيريا والطحالب الخضراء لإنتاج الهيدروجين.
- العمليات الكهروكيميائية الضوئية: تستخدم العمليات الكهروكيميائية الضوئية أشباه موصلات متخصصة لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين.
العمليات البيولوجية
العمليات البيولوجية هي العمليات التي تستخدم الميكروبات مثل البكتيريا والطحالب الدقيقة ، حيث يمكن إنتاج الهيدروجين من خلال هذه التفاعلات البيولوجية ، وهناك نوعان من هذه العمليات:
- تحويل الكتلة الحيوية الميكروبية: حيث تتحلل الميكروبات والمواد العضوية مثل الكتلة الحيوية أو مياه الصرف الصحي لإنتاج الهيدروجين.
- العمليات الحيوية الضوئية: تستخدم الميكروبات ضوء الشمس كمصدر للطاقة ولإنتاج الهيدروجين.
فوائد وعقبات استخدام الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي
هناك العديد من الفوائد لاستخدام الهيدروجين كوقود بديل للوقود الأحفوري ، ولكن هناك أيضًا عيوب قد تجعل من الصعب استخدام هذه الأنواع من الوقود على نطاق واسع.[3]
فوائد استخدام الهيدروجين كوقود
- الطاقة الآمنة: حيث يمكن إنتاج الهيدروجين من مصادر مثل الغاز الطبيعي والفحم والطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية ، كل هذه تعتبر طاقة آمنة ونظيفة ومتجددة ، ولا تضر بالبيئة.
- الصحة العامة والبيئة: تعتبر الانبعاثات من مركبات البنزين والديزل المستخدمة اليوم ، مثل أكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات ، مصدرًا رئيسيًا للتلوث والاحتباس الحراري ، لكن وقود الهيدروجين لا ينبعث منه أي انبعاثات ضارة بالبيئة ، مثل انبعاثات وقود الهيدروجين فقط ماء.
- مخزون الوقود: الهيدروجين هو أحد العناصر الأكثر شيوعًا على الأرض.
عيوب استخدام الهيدروجين كوقود
- الهيدروجين الموجود على الأرض ليس نقيًا ويحتاج إلى عمليات تفصله عن المركبات الكيميائية الأخرى.
- إنشاء عدد كبير من محطات الإمداد بالوقود الهيدروجيني سواء بشكل سائل أو غازي.
- يعد فصل الهيدروجين عن المركبات الأخرى حاليًا مكلفًا للغاية.
- الهيدروجين في حالته الغازية هو ضغط مرتفع جدا وثقيل وهذه الحالة تجعل نقله من مكان إلى آخر مكلفا.
في ختام هذا المقال تعرفنا على فوائد وعقبات استخدام الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي. كما ذكرنا أهم الطرق والعمليات المستخدمة لإنتاج الهيدروجين ، وشرحنا بالتفصيل ما هو وقود الهيدروجين.
المراجع
خاتمة لموضوعنا فوائد وعوائق استعمال الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي ,وفي نهاية الموضوع، أتمنى من الله تعالى أن أكون قد استطعت توضيح كافة الجوانب التي تتعلق بهذا الموضوع، وأن أكون قدمت معلومات مفيدة وقيمة.