المواضيع

دراسة جدوى استخدام الهيدروجين كطاقة

دراسة جدوى استخدام الهيدروجين كطاقة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

بواسطة كريستيان فريرز

يمكن أن تكون تكنولوجيا الهيدروجين أحد بدائل الطاقة للنفط التي تسمح بالتغلب على المشاكل البيئية التي يطرحها الاستخدام الحالي للوقود الأحفوري ، ولكن فقط في غضون عدة عقود ، بشرط أن يتم استثمارها بشكل كبير من الآن فصاعدًا.

يمكن أن تكون تكنولوجيا الهيدروجين أحد بدائل الطاقة للنفط التي تسمح بالتغلب على المشاكل البيئية التي يطرحها الاستخدام الحالي للوقود الأحفوري ، وهو أمر غير مستدام ، ولكن فقط في فترة عدة عقود ، بشرط أن يتم استثمارها بشكل كبير من الآن في.

تاريخيًا ولمدة تزيد قليلاً عن مائتي عام ، وفر الاستخدام البشري لأشكال الطاقة ذات الكثافة الأعلى من الحطب ، مثل الفحم ، ثم النفط والآن الغاز الطبيعي ، جنبًا إلى جنب مع تقنية تحويل الحرارة إلى عمل ميكانيكي و الكهرباء ، تلك التقنيات الأخرى التي تسهل وتسمح بالوصول إلى خدمات النقل الفائقة والقوة المحركة والاتصالات والراحة المنزلية وتحسين التجارة.

أدت مجموعة التقنيات التي تم تطويرها خصيصًا في القرن العشرين إلى رفع مستوى استهلاك الطاقة للفرد في معظم البلدان. تؤخذ هذه المعلمة كمرادف للرفاهية.

أيضًا ، تسمح هذه الكمية الأكبر من الطاقة بزيادة إنتاج الغذاء ، مع الأخذ في الاعتبار أن الري والأسمدة ناتجة إلى حد كبير عن هيمنة الطاقة ضمن الأمتعة الثقافية التطورية للبشرية ، وهي حقائق جعلت من الممكن حدوث زيادة في عدد سكان العالم. كل هذه الثروة التي بدت موجهة نحو مصير أفضل ومستمر ، تنهار وغير ملائمة للمصلحة المشتركة.

لحسن الحظ ، فإن الإبداع البشري ، مدفوعًا مرات عديدة بالحاجة إلى إيجاد بدائل ، سيحقق في مصادر متجددة مباشرة أو تلك المشتقة من الشمس ، مثل الرياح ، والهيدروليكا ، والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية ، وهي مصدر الطاقة الأساسي الذي يسمح لها بالحفاظ على الاستهلاك للفرد وتشمل ثلث سكان العالم ، الذين لا يزالون يفتقرون إلى خدمات الطاقة اليوم. هذا من شأنه أن يسمح للإنسان ألا يعتمد حصريًا على سحب الدم أو الحطب ، عندما يكون متاحًا ، ويستخدم مباشرة كمصدر للحرارة.

وهكذا يظهر الهيدروجين ، وهو عنصر في حالة غازية في ظل الظروف البيئية العادية ، ولكن يمكن تخزينه ونقله وتوزيعه ، مما يسمح بتطبيقه على أي جزء من الطلب.


اكتشف العالم البريطاني هنري كافنديش الهيدروجين في عام 1776 ، وأبلغ عن تجربة حصل فيها على الماء من مزيج من الأكسجين والهيدروجين بمساعدة شرارة كهربائية. مثل هذه العناصر ، لم تكن معروفة باسم "الهواء الذي يحافظ على الحياة" و "الهواء القابل للاشتعال" على التوالي. نجح الكيميائي الفرنسي أنطوان لورين لافوازييه في تكرار التجربة عام 1785 وأطلق اسم الأكسجين على "الهواء الذي يحافظ على الحياة" والهيدروجين إلى "الهواء القابل للاشتعال".

الهيدروجين هو العنصر الأخف وزنا والأكثر أساسية والأكثر انتشارا في الكون. عند استخدامه كمصدر للطاقة ، يصبح الوقود الأبدي. لا يتم الانتهاء منه أبدًا ، ولأنه لا يحتوي على ذرة كربون واحدة ، فإنه لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون.

يوجد الهيدروجين في جميع أنحاء الكوكب: في الماء وفي الوقود الأحفوري وفي الكائنات الحية. ومع ذلك ، نادرًا ما يظهر في الحالة الحرة في الطبيعة ، ولكن يجب استخراجه من المصادر الطبيعية.

الهيدروجين عنصر كيميائي يحتوي على طاقة ويمكن تخزينه في صورة سائلة أو غازية. إنه أخف 14 مرة من الهواء ، عديم اللون ، عديم الرائحة وغير سام ، لأن المنتج الوحيد بعد الاحتراق هو الماء.

الهيدروجين ليس مصدرًا أساسيًا للطاقة ، فهو ليس وقودًا يمكننا استخراجه مباشرة من الأرض مثل الغاز الطبيعي.

المصدر الأكثر شيوعًا للهيدروجين هو الماء. يتم الحصول عليها عن طريق التحلل الكيميائي للماء إلى أكسجين وهيدروجين من عمل التيار الكهربائي (التحليل الكهربائي) الناتج عن مصادر الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، الرياح ، إلخ). هذه العملية تقسم الماء وتنتج الأكسجين النقي والهيدروجين.

يمكن ضغط الهيدروجين الذي تم الحصول عليه وتخزينه في الخلايا لعدة أشهر حتى يتم الاحتياج إليه. يمثل الهيدروجين الطاقة المخزنة ، ويمكن حرقه مثل أي وقود لإنتاج الحرارة ، أو تشغيل المحرك ، أو إنتاج الكهرباء في التوربينات.

ماذا لو حصلت جميع المركبات فجأة على قوتها من خلايا الوقود القائمة على الهيدروجين؟

تجادل دراسات مختلفة بأن مثل هذا التحويل من شأنه أن يحسن جودة الهواء وصحة الإنسان والمناخ ، خاصة إذا تم استخدام الرياح لتوليد الكهرباء اللازمة لاستخراج الهيدروجين من الماء في عملية بدون تلوث.


على غرار كيفية ضخ الغاز في الخزانات ، سيتم ضخ الهيدروجين في خلايا الوقود التي تعتمد على العمليات الكيميائية ، وليس الاحتراق ، لتشغيل المركبات. عندما يتدفق الهيدروجين عبر حجرات خلايا الوقود ، فإنه يتفاعل مع الأكسجين لإنتاج الماء والطاقة.

مثل هذا التحويل يمكن أن يمنع ملايين حالات أمراض الجهاز التنفسي وعشرات الآلاف من حالات الاستشفاء سنويًا.

يمكن تحويل جميع المركبات الحالية إلى مركبات تعمل بخلايا الوقود المعاد شحنها بواسطة الرياح بتكلفة وقود مماثلة لتكلفة البنزين ، وحتى أقل من مراعاة الآثار الصحية للبنزين.

مزايا استخدام الهيدروجين كطاقة هي:

لا ينتج عنه تلوث ولا يستهلك الموارد الطبيعية: يؤخذ الهيدروجين من الماء ثم يتأكسد ويعاد إلى الماء. لا توجد منتجات ثانوية أو سامة من أي نوع يمكن إنتاجها في هذه العملية.

الأمان: تتمتع أنظمة الهيدروجين بتاريخ أمان مثير للإعجاب. في كثير من الحالات ، يكون الهيدروجين أكثر أمانًا من الوقود الذي يتم استبداله. بالإضافة إلى التبدد السريع في الغلاف الجوي إذا هرب ، فإن الهيدروجين ، على عكس أنواع الوقود الأخرى ، ليس سامًا على الإطلاق.

كفاءة عالية: تقوم خلايا الوقود بتحويل الطاقة الكيميائية مباشرة إلى كهرباء بشكل أكثر كفاءة من أي نظام طاقة آخر.

عملية صامتة: في التشغيل العادي ، تكون خلية الوقود صامتة تمامًا تقريبًا.

عمر طويل وصيانة منخفضة: على الرغم من أن خلايا الوقود لم يتم اختبارها بعد لإطالة عمرها ، فمن المحتمل أن تتمتع بعمر أطول بكثير من الآلات التي تستبدلها.

نمطية: يمكن تصنيع خلايا الوقود بأي حجم ، صغيرة بما يكفي لتشغيل عربة الغولف أو كبيرة بما يكفي لتوليد الطاقة لمجتمع بأكمله. تسمح هذه الوحدة النمطية بزيادة طاقة الأنظمة وفقًا لنمو الطلب على الطاقة ، مما يقلل بشكل كبير من التكاليف الأولية.

حداثة هذه التقنية هي أن إنتاج الهيدروجين يتم من مصادر الطاقة المتجددة.

يتيح اقتصاد الهيدروجين إعادة توزيع ضخمة للطاقة ، مع عواقب بعيدة المدى على المجتمع. الهيدروجين لديه القدرة على إنهاء اعتماد العالم على النفط المستورد والمساعدة في القضاء على اللعبة الجيوسياسية الخطيرة التي تحدث بين الدول الإسلامية والدول الغربية. سوف يقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ويخفف من آثار الاحتباس الحراري. وبما أنها متوفرة بكثرة ومتواجدة في جميع أنحاء العالم ، فإن جميع البشر سيكون لديهم الطاقة.

إن عدم تطوير تقنية وطنية في الأرجنتين للتعامل مع الهيدروجين سيكون معادلاً للتبعية مثل تلك التي كانت لدى بلدنا في نهاية القرن التاسع عشر مع استيراد الفحم ، الذي تجاوز مليون طن لتتمكن من تشغيل القاطرات و السكة الحديد. الوضع الذي تكرر في بداية القرن العشرين مع الاعتماد على الوقود المشتق من البترول. كانت الحالة الأكثر إثارة للشفقة عندما سعى الجنرال إنريكي موسكوني إلى ضمان توفير الوقود للطائرات التي شكلت طيراننا الأولي. في ذلك الوقت ، 1922 ، دفعت الظروف التي طالب بها أحد عمالقة النفط الذين احتكروا بيع البنزين ، بمبادرة من الجنرال موسكوني ، بلدنا لمواجهة صناعة النفط والغاز الوطنية. الكثير من الباقي هو التاريخ.

في البحث عن مصدر أنظف للطاقة ، يجب أن تكون الذروة هي الهيدروجين نفسه ؛ اليوم يتم تطوير التقنيات لجعل هذا حقيقة واقعة. يتمتع الهيدروجين بإمكانية استخدامه في جميع التطبيقات تقريبًا حيث يتم استخدام الوقود الأحفوري اليوم ، لذلك يمكننا الوصول إلى اقتصاد الهيدروجين قريبًا.

نحن في ذروة حقبة تاريخية جديدة تظل فيها جميع الاحتمالات مفتوحة. الهيدروجين ، وهو المادة التي تتكون منها نجوم مثل شمسنا ، بدأ يتحكم فيه براعة الإنسان ويتم تسخيره للأغراض البشرية. يعد التخطيط للطريق الصحيح في بداية الرحلة أمرًا ضروريًا إذا أردنا تحويل الوعد العظيم لعصر الهيدروجين إلى واقع قابل للحياة لأطفالنا وإرث قيم للأجيال القادمة.

كريستيان فريرز - فني أول في الإدارة البيئية وفني أول في التواصل الاجتماعي


فيديو: الطريقة الكاملة لتركيب وتشغيل مولد الهيدروجين رباعى الذرة H4 (يونيو 2022).