كيف سنتحرك في المستقبل؟ ما الذي يمكن أن ينجح في النفط الخام والغاز الطبيعي؟ يوجد خيار واحد بالفعل. لديها ثلاثة أضعاف كثافة الطاقة للبنزين. إنه متوفر بكميات ضخمة ، في الواقع ، يوجد حتى حوالي 7 كيلوغرامات في كل منا وله تأثير بيئي منخفض ؛ يمكن أن يكون الهيدروجين الشريك المثالي لمستقبل أكثر اخضرارًا. اليوم ، الهيدروجين يقود المجتمع بالفعل ولديه القدرة على تشكيل مستقبل أكثر اخضرارًا.
اتفقت دول الاتحاد الأوروبي ومجموعة الثماني على أن المستقبل يتطلب سياسة مناخية أكثر صرامة وتعهدت بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 8. وفي هذا الإطار الزمني ، سيتضاعف عدد السيارات الخاصة في جميع أنحاء العالم إلى 2 مليار ، لذلك يستمر الطلب على الطاقة في الارتفاع بينما يتضاءل الوقود الأحفوري. لا يمكن للعالم أن يستمر ببساطة كما كان من قبل.
الهيدروجين هو مصدر وقود نظيف ويحترق دون إنتاج أي غازات دفيئة وأي أبخرة عادم ضارة أخرى. أحد الحلول المستدامة لتغير المناخ هو استخراج الكربون من الوقود والوقود الدافع ، وبالتالي تقليل غازات الدفيئة المنبعثة أثناء الاحتراق. يعتبر الهيدروجين ، كمصدر للوقود ، حلاً ممتازًا. يمكن تحويله إلى طاقة كهروكيميائية في خلية الوقود ، وهذا بدوره سيكون له النتيجة في تأمين النقل الخالي تمامًا من ثاني أكسيد الكربون.
الهيدروجين ووجوده في كل مكان.
تم اكتشاف الهيدروجين لأول مرة في عام 1766 من قبل عالم بريطاني يدعى Henery Cavendish. بالصدفة البحتة ، اكتشف أن الماء يتكون من الهيدروجين والأكسجين. يأتي الهيدروجين من الكلمة اللاتينية Hydrogenium ، والتي تعني حرفياً صنع الماء. إنه العنصر الأول في الجدول الدوري وليس من أجل لا شيء. لا يوجد عنصر آخر أخف من الهيدروجين ولا يوجد عنصر آخر أكثر وفرة [في الكون. الهيدروجين طاقة نقية. ولعل أفضل مثال على ذلك هو الشمس ، 92.1٪ منها هيدروجين. هنا على الأرض ، تختلف الاحتمالات قليلاً حيث يسود الهيدروجين فقط مرتبط كيميائيًا في الجزيئات ، ومن أجل إنتاج الهيدروجين النقي يحتاج المرء إلى استخراج الهيدروجين من الجزيء المعني. تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في التحليل الكهربائي ، حيث تُستخدم الكهرباء لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين ، لكن هذا يتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة.
ومع ذلك ، هناك هيدروجين ميسور التكلفة في السوق ، وذلك بفضل الإصلاح بالبخار. يتم إدخال بخار Hre إلى الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي ويتم تسخينه إلى 830 درجة مئوية. ثم يتم تمرير الخليط من خلال مرشحات دقيقة للغاية حتى يتبقى الهيدروجين النقي فقط. تعد هذه حاليًا واحدة من أكثر الطرق فعالية لتوليد الهيدروجين. ولكن ، لا تزال هذه العملية تستخدم الوقود الأحفوري القديم والمحدود لدينا. يتطلع العلماء إلى ما هو أبعد من استخدام الأساليب غير المتجددة مثل إخراج الهيدروجين الثمين من الماء ، مما يؤدي إلى تقليل الطاقة اللازمة لتوليد الهيدروجين سيكون بمثابة اختراق هائل ، مثل تسخير قوة الشمس.
وقود الهيدروجين يحول الصناعة.
قبل الانتشار غير المسبوق لـ COVID-19 ، كانت اليابان مستعدة لتقديم مثال مبتكر للاستدامة أمام العالم بأسره من خلال إضاءة شعلة طوكيو الأولمبية خلال المرحل إنارة المراجل الأولمبية للمناسبات والاحتفالات باستخدام وقود الهيدروجين. هناك العديد من التطبيقات بخلاف الأحداث الرياضية المفتوحة لمصدر الطاقة النظيف والخالي من الكربون.
تطبيقات السيارات
أحد الاستخدامات الواعدة لخلايا وقود الهيدروجين في صناعة السيارات. كشف عدد من اللاعبين الرئيسيين في الصناعة ، بما في ذلك BMW و Toyota ، عن خطط لتطوير أساطيل من السيارات التي تعمل بالهيدروجين حيث يبدو أن مصدر الوقود جاهز لتقديم حل إضافي مستدام للطاقة الكهربائية.
يُنظر إلى السيارات الكهربائية على نطاق واسع على أنها وسيلة حاسمة للحد من الانبعاثات وتلوث الهواء من النقل البري. ومع ذلك ، فإن تسريع امتصاص الطاقة الكهربائية قد يؤدي إلى زيادة الضغط على الشبكة ، مما يجعل من الضروري إعادة شحن المركبات في الوقت المناسب من اليوم.
يمكن أن تقدم خلايا الوقود بديلاً. نظرًا لأن سيارات الهيدروجين تنتج الكهرباء بنفسها ، فإن السيارة لا تتلقى قوتها من بطارية مدمجة تحتاج إلى الشحن من مصدر طاقة خارجي. مثل السيارات الإلكترونية الأخرى ، يمكن لمركبات الهيدروجين أيضًا استعادة طاقة الكبح ، حيث تقوم المحركات الكهربائية بتحويل الطاقة الحركية مرة أخرى إلى طاقة كهربائية يتم تغذيتها في البطارية الاحتياطية.
كانت هيونداي أول شركة سيارات تصنع خلية وقود بكميات كبيرة في عام 2013 وكانت جاهزة لقطع مسافة حوالي 300 ميل وسرعة قصوى تبلغ 100 ميل في الساعة. تعمل الشركات اليابانية على إنتاج خلايا الوقود لاستخدامها في المركبات (FCEVs). في بعض الأحيان، إلى خطأ، ولكن التكلفة تنخفض كما التكنلوجيا حواف نحو الإنتاج الضخم.
قد تكون خلايا وقود الهيدروجين أكثر منطقية بالنسبة للمركبات الثقيلة التي تسافر لمسافات أطول مثل الحافلات والشاحنات والقطارات. على سبيل المثال ، في عام 2016 في الولايات المتحدة ، كان هناك 12000 شاحنة رافعة شوكية تعمل بخلايا وقود الهيدروجين. بخلاف النقل البري والسكك الحديدية ، تعتمد إيرباص على الهيدروجين الأخضر لدفع طائراتها عديمة الانبعاثات بحلول عام 2030.
في حين أن فكرة جعل كل شيء كهربائيًا تبدو زائدة عن الحاجة لمعظم الباحثين والعلماء ، يمكن أن يعمل الهيدروجين الأخضر كسلك امتداد للطاقة المتجددة. وإضافة إلى ذلك ، يمكن تخزين H2 الأخضر ، بحيث يمكن استخدامه للتعويض عن تقطع الطاقة المتجددة. هذا منطقي للغاية لأنه يمنحنا المرونة وشبكة أكثر مرونة عند استخدامه مع مصادر الطاقة المتجددة. هذا هو السبب في أن هذا الوقود النظيف يمكن أن يكون استراتيجيًا لأننا نقوم بتنظيف قطاعات مختلفة مثل التدفئة والتطبيقات الأخرى التي تعتمد على الوقود الأحفوري.
القدرة على النقل
بينما تزداد الأجهزة الذكية تقدمًا أكثر من أي وقت مضى ، فإنها لا تزال محدودة بالطاقة. تدرك جميع شركات التكنولوجيا والسيارات قيود بطاريات الليثيوم أيون ، وبينما أصبحت الرقائق وأنظمة التشغيل أكثر كفاءة في توفير الطاقة ، ما زلنا ننظر فقط إلى عمر بطارية ليوم أو يومين.
يمكن لخلايا وقود H2 تشغيل أي جهاز محمول يستخدم البطاريات. على عكس البطارية النموذجية ، تستمر خلية وقود الهيدروجين في إنتاج الطاقة مع الإمداد المستمر بالوقود. تمكنهم هذه القدرة من تشغيل مجموعة من الأجهزة ، بما في ذلك الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمعينات السمعية.
في قطاع الدفاع ، تتمتع تكنولوجيا خلايا الوقود بإمكانية مضاعفة وقت طيران الطائرات بدون طيار أكثر من ثلاثة أضعاف أو تقليل وزن حزم البطاريات التي يحملها الجنود في الميدان من حوالي 15 كيلوغرامًا إلى كيلوغرام واحد أو كيلوغرامين فقط. في وسط منطقة منكوبة ، يمكن أن تحدث هذه الفوائد ثورة في طريقة استجابة أطقم الطوارئ والعسكريين لموقف ما.
البلدان التي هي في المركز الأول في سباق H2
ربما تكون أستراليا ، المكان المفضل في العالم في مجال الطاقة المتجددة. تقوم أستراليا بتطوير مشروع بقدرة 5 جيجاوات لإنتاج الهيدروجين الأخضر لتصديره إلى الدول الآسيوية. سيتم تشغيل المحلل الكهربائي الضخم بمزيج من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح واستخدام المياه المحلاة المأخوذة من المحيط.
تخطط المملكة المتحدة لاستخدام طاقة الرياح البحرية لديها لطاقة إنتاج الهيدروجين 5 جيجاوات بحلول عام 2030.
يُلهم Green H2 أيضًا رؤية لمدن مستقبلية. تمامًا مثل مشروع نيوم السعودية ، وهو مشروع حضري بقيمة 500 مليار دولار ، وسيأتي الطلب على الطاقة من الهيدروجين المتجدد.
تخطط الصين لتشكيل مدينة ووهان كمدينة هيدروجين ، والتي سيكون لديها ما يصل إلى 100 محطة وقود بحلول عام 2025.
يمكن أن يكون إنتاج الهيدروجين الأخضر والحد من ظاهرة الاحتباس الحراري وجهين لعملة واحدة.
طور باحثون كوريون جنوبيون محفزًا مصنوعًا من مواد رخيصة مثل المغنيسيوم لتحويل أسوأ غازين من غازات الدفيئة ، ثاني أكسيد الكربون والميثان ، إلى هيدروجين. عمليتها الصديقة للمناخ تسمى الإصلاح الجاف.
حل آخر رخيص وفعال يأتي من اليابان. صنعت جامعة طوكيو الهيدروجين من الضوء ، والنفايات العضوية ، ومحفز مصنوع من الصدأ وأنتجته بهذه الطريقة 25 مرة أكثر من الطرق التقليدية.
ارتفع متوسط درجة حرارة سطح الكوكب بما يقرب من درجة واحدة مئوية منذ أواخر القرن التاسع عشر ، مدفوعة بزيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO19).
يعد العثور على بدائل لمصادر الوقود كثيفة الكربون أمرًا بالغ الأهمية لمستقبل عالمنا ، ويجب على المهندسين إظهار التزامهم بالابتكار وحل المشكلات لإجراء التحول الذي سيؤدي إلى المزيد استدامة مستقبل.
مايانك فاششت | صحفي تقنية | ELE تايمز