איך נסתובב בעתיד? מה יכול להצליח בנפט גולמי וגז טבעי? אפשרות אחת כבר קיימת. יש לו פי שלוש מצפיפות האנרגיה של בנזין. זה זמין בכמויות אדירות, למעשה, יש אפילו סביב 7 קילו בכל אחד מאיתנו ויש לו השפעה סביבתית נמוכה; מימן יכול להיות השותף האידיאלי לעתיד ירוק יותר. כיום מימן כבר מניע את החברה ויש לו פוטנציאל לעיצוב עתיד הרבה יותר ירוק.
מדינות האיחוד האירופי ו- G8 הסכימו כי העתיד דורש מדיניות אקלים מחמירה יותר והתחייבו כי תהיה פליטת CO2 לשנת 2050. בפרק זמן זה, מספר המכוניות הפרטיות ברחבי העולם יכפיל את עצמו יותר מ -2.5 מיליארד, ולכן הביקוש לאנרגיה ממשיך לעלות ואילו דלקים מאובנים מתדלדלים. העולם לא יכול פשוט להמשיך כבעבר.
מימן הוא מקור דלק נקי ונשרף מבלי לייצר גזי חממה ואדי פליטה מזיקים אחרים. אחד הפתרונות הקיימים לשינויים באקלים הוא להפיק את הפחמן מדלקים ודלקים, ובכך להפחית את גזי החממה המשתחררים במהלך הבעירה. מימן כמקור דלק הוא פיתרון מצוין. ניתן להפוך אותו לכוח באופן אלקטרוכימי לתא הדלק, זה, בתורו, יביא לתוצאה של אבטחת תחבורה חופשית ממש.
מימן ובכל מקום.
מימן התגלה לראשונה בשנת 1766 על ידי מדען בריטי בשם הנרי קוונדיש. במקרה טהור הוא גילה כי מים מורכבים ממימן וחמצן. מימן מגיע מה- Hydrogenium הלטיני, שפירושו המילולי הוא הכנת מים. זהו האלמנט הראשון בטבלה המחזורית ולא בכדי. שום יסוד אחר אינו קל יותר ממימן ושום יסוד אחר אינו שופע יותר [ביקום. מימן הוא אנרגיה טהורה. אולי הדוגמה הטובה ביותר היא השמש, 92.1% ממנה מימן. כאן עלי אדמות, הסיכויים הם מעט שונים מכיוון שמימן שורר רק בקשר כימי במולקולות, וכדי לייצר מימן טהור צריך להפיק את המימן מהמולקולה המתאימה. אחת הדרכים לעשות זאת היא באמצעות אלקטרוליזה, שם משתמשים בחשמל לפיצול מים למימן וחמצן, אך הדבר דורש אנרגיה רבה.
עם זאת, קיים מימן זול בשוק, הודות לשינוי קיטור. קיטור Hre מוחדר לדלק מאובנים כגון גז טבעי ומחומם ל 830 מעלות צלזיוס. התערובת מועברת לאחר מכן דרך פילטרים עדינים יותר עד שנותר רק מימן טהור. זוהי כיום אחת הדרכים היעילות ביותר לייצר מימן. אך, בתהליך זה עדיין משתמשים בדלקים המאובנים הישנים והמוגבלים שלנו. מדענים בוחנים מעבר לשימוש בגישות שאינן מתחדשות כמו להוציא מימן יקר מהמים להפחתת האנרגיה הדרושה להפקת מימן תהיה פריצת דרך עצומה, כמו רתימת כוח השמש.
דלקי מימן המשנים את הענף.
לפני ההתפרצות חסרת התקדים של COVID-19, יפן הייתה אמורה להביא דוגמה חדשנית לקיימות לפני כל העולם באמצעות הדלקת הלפיד האולימפי בטוקיו במהלך ממסר אירוע ותאורה חגיגית של הקדירה האולימפית באמצעות דלק מימן. ישנם יישומים רבים מעבר לאירועי ספורט הפתוחים למקור אנרגיה נקי וללא פחמן זה.
יישומי רכב
אחד השימושים המבטיחים ביותר בתאי דלק מימן הוא בתעשיית הרכב. מספר שחקנים גדולים בתעשייה, כולל BMW וטויוטה, כבר חשפו תוכניות לפיתוח ציי מכוניות מונעות מימן מכיוון שנראה שמקור הדלק יציע פיתרון נוסף ובר-קיימא לחשמל.
כלי רכב חשמליים נתפסים באופן נרחב כדרך מכרעת להפחתת פליטות וזיהום אוויר מתחבורה בדרכים. עם זאת, צריכת חשמל מואצת עלולה להסתכן בהוספת לחץ על הרשת, מה שהופך את זה לחיוני כי הרכבים נטענים בזמן הנכון של היום.
תאי דלק יכולים להציע אלטרנטיבה. מכוניות מימן מייצרות חשמל בעצמם, הרכב אינו מקבל את כוחו מסוללה מובנית שיש לטעון ממקור חשמל חיצוני. כמו מכוניות אלקטרוניות אחרות, גם רכבי מימן יכולים להחזיר אנרגיית בלימה, שכן המנועים החשמליים ממירים אנרגיה קינטית בחזרה לאנרגיה חשמלית המוזנת לסוללת הגיבוי.
יונדאי הייתה חברת הרכב הראשונה שייצרה תא דלק בייצור המוני בשנת 2013 והיא הייתה מוכנה לטווח של כ-300 מייל עם מהירות מרבית של 100 מייל לשעה. חברות יפניות התעסקו עם תאי דלק לשימוש בכלי רכב (FCEVs). לפעמים, על תקלה, אבל העלות יורדת כמו טֶכנוֹלוֹגִיָה קצוות לקראת ייצור המוני.
תאי דלק מימן עשויים להיות הגיוניים יותר לרכבים כבדים הנוסעים למרחקים ארוכים יותר כמו אוטובוסים, משאיות ורכבות. לדוגמה, בשנת 2016 בארצות הברית היו 12000 מלגזות מונעות תאי דלק. מלבד תחבורה בכבישים ורכבות, איירבוס סומכת על מימן ירוק שיניע את מטוסי הפליטה האפסית שלה עד שנת 2030.
בעוד שהרעיון להפוך הכל לחשמלי נראה מיותר לרוב החוקרים והמדענים, מימן ירוק יכול לעבוד ככבל מאריך לאנרגיה מתחדשת. וכדי להוסיף לכך, ניתן לאחסן H2 ירוק, כך שהוא יכול לשמש לפיצוי על התגברות האנרגיה המתחדשת. זה הגיוני מאוד מכיוון שזה נותן לנו גמישות ורשת גמישה יותר בשימוש בשילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשים. לכן דלק נקי זה יכול להיות אסטרטגי כאשר אנו מנקים מגזרים שונים כמו חימום ויישומים אחרים התלויים בדלק מאובנים.
יכולת ניידות
בעוד המכשירים החכמים מתקדמים יותר ויותר, הם עדיין מוגבלים בכוח. חברות טכנולוגיה ומכוניות מודעות יותר מדי למגבלות של סוללות ליתיום-יון ובעוד שבבים ומערכות הפעלה יעילים יותר בחיסכון בחשמל, אנחנו עדיין מסתכלים על יום או יומיים של חיי סוללה.
תאי דלק H2 יכולים להפעיל כל מכשיר נייד המשתמש בסוללות. בניגוד לסוללה טיפוסית, תא הדלק המימני ממשיך לייצר אנרגיה עם אספקת הדלק הרציפה. יכולת זו מאפשרת להם להפעיל מגוון מכשירים, כולל סמארטפונים, מחשבים ניידים ומכשירי שמיעה.
במגזר הביטחוני, לטכנולוגיית תאי דלק יש פוטנציאל לשלוש את זמן הטיסה של מזל"טים או להפחית את משקל חבילות הסוללה שנשאו על ידי חיילים בשטח מכ- 15 ק"ג לק"ג אחד או שניים בלבד. באמצע אזור אסון, יתרונות אלה עשויים לחולל מהפכה באופן שבו צוותי החירום ואנשי הצבא מגיבים למצב.
מדינות הנמצאות בפולניר במירוץ H2
אוסטרליה היא אולי המקום המועדף על אנרגיה מתחדשת בעולם. אוסטרליה מפתחת פרויקט של 5 גיגה-וואט לייצור מימן ירוק לייצוא למדינות אסיה. המגה אלקטרוליזר יופעל באמצעות משולב של שמש ורוח וישתמש במים מותפלים שנלקחו מהאוקיאנוס.
בריטניה מתכננת להשתמש בכוח הרוח הימי שלה ליכולת ייצור מימן 5GW עד שנת 2030.
Green H2 מעורר גם חזון לערים עתידניות. בדיוק כמו Neom ערב הסעודית, פרויקט עירוני של 500 מיליארד דולר, אשר הביקוש לאנרגיה שלו יגיע ממימן מתחדש.
סין מתכננת לעצב את ווהאן כעיר מימן, אשר עד 100 יהיו בה עד 2025 תחנות תדלוק.
ייצור מימן ירוק והפחתת ההתחממות הגלובלית יכולים להיות שני צדדים של אותו מטבע.
חוקרים דרום קוריאנים פיתחו זרז מחומרים זולים כמו מגנזיום כדי להמיר את שני גזי החממה הגרועים ביותר, co2 ו- ch4, למימן. התהליך ידידותי לאקלים שלהם נקרא רפורמה יבשה.
פיתרון זול נוסף אך יעיל מגיע מיפן. אוניברסיטת טוקיו ייצרה מימן מפסולת אורגנית, וזרז העשוי מחלודה וייצר אותו פי 25 יותר בשיטה זו מאשר בשיטות המקובלות.
טמפרטורת פני השטח הממוצעת של כדור הארץ עלתה כמעט במעלה אחת צלזיוס מאז סוף המאה ה -19, הנגרמת על ידי עלייה בפליטת הפחמן הדו-חמצני (CO2).
מציאת חלופות למקורות דלק עתירי פחמן היא קריטית לעתיד עולמנו, ועל המהנדסים להפגין מחויבות לחדשנות ולפתרון בעיות בכדי להפוך את השינוי שיניע יותר בר קיימא עתיד.
מיינק ושיש | עיתונאי טכנולוגיה | ELE טיימס