Ya لقد قمت بالتعريف بمركبات الهيدروجين التي تعمل بخلايا الوقود ومركبات الاحتراق الداخلي. في هذه المقالة الأخرى سأعرض المزيد عن هذا الوقود الذي يتم وضعه كوقود نظيف للمستقبل، ولها مزايا وخصائص مثيرة للاهتمام.
ولذلك سأخصص هذا المقال ل قم بوصف جميع التفاصيل التي قد تتساءل عنها، ومعرفة ما إذا كانت حقًا نظيفة وواعدة كما يقولون ...
الحصول على الهيدروجين وأنواعه
El الهيدروجين، ح، وهو العنصر الأول في الجدول الدوري، والأخف وزنا والأكثر وفرة في الكون، وذو العدد الذري 1. وعلى الرغم من وفرته، إلا أنه لا يوجد بحالته النقية على الأرض، بل متحدا مع عناصر أخرى، بشكل رئيسي في الماء ( H2O). للحصول على الهيدروجين النقي يجب استخدام طرق مختلفة:
- التحليل الكهربائي للماء: هي عملية كهروكيميائية يتم فيها تفتيت الماء إلى مكوناته الهيدروجين والأكسجين باستخدام الكهرباء. أي أنه من خلال إدخال قطبين كهربائيين + و- في الماء وتطبيق التيار، تبدأ جزيئات الماء في التحلل إلى H وO.
- الإصلاح الهيدروكربوني: هي عملية كيميائية حرارية يتم فيها تحويل الهيدروكربونات (مثل الميثان أو البنزين أو الغاز الطبيعي) إلى هيدروجين وأول أكسيد الكربون.
- تغويز الفحم: هي عملية كيميائية حرارية تحول الفحم إلى غاز اصطناعي غني بالهيدروجين.
- الآخرين…
اعتمادًا على طريقة الحصول على الهيدروجين، يمكننا التمييز بين عدة أنواع من الهيدروجين، والتي ليس لديها اختلافات في حد ذاتها، ولكنها ببساطة تعمل على التمييز وفقًا لأصلها:
- الهيدروجين الأخضر: أصبح الآن على شفاه الجميع، ويتم إنتاجه من مصادر متجددة مثل التحليل الكهربائي بالطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
- الهيدروجين الأزرق: يتم الحصول عليه من الهيدروكربونات الأحفورية مع احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) لتقليل تأثيره البيئي.
- الهيدروجين الرمادي: يتم توليده من الهيدروكربونات الأحفورية دون احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه، مما يؤدي إلى إطلاق انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
- الهيدروجين الأسود: يتم إنتاجه من الفحم، مما يجعله الخيار الأكثر تلويثا.
خصائص الوقود
El غاز الهيدروجين (H2) يتم تقديمه كوعد للطاقة لمستقبل وسائل النقل، سواء بالنسبة لمركبات خلايا الوقود، المستخدمة داخل بطارية تولد الكهرباء لتشغيل المحركات الكهربائية، أو في محركات الاحتراق الداخلي، حيث يخلط الهيدروجين مع الأكسجين في الهواء ويولد احتراقًا مشابهًا لاحتراق الهيدروجين. ما يتم الآن بالديزل أو البنزين.
وهو وقود مستدام إذا كان من أصل أخضر أو أزرق الاحتراق نظيفنظرًا لأنه بشكل عام ينبعث منه الماء فقط نتيجة لذلك، دون غازات أو جزيئات ملوثة أخرى. ومن ناحية أخرى، فهو أيضًا مصدر فعال للطاقة، حيث يمكن استخدام أكثر من 60% منها لتوليد الطاقة اللازمة، بينما تستخدم محركات البنزين التقليدية حوالي 30% من الوقود، ومحركات الديزل حوالي 40%.
الهيدروجين أيضا يجعل من الممكن تحقيقه الأداء الجيد والاستقلالية الفائقة للسيارات الحالية التي تعتمد على البطارية، والتي تعتبر بديلاً واعداً للسيارات الكهربائية والهجينة. من خلال عدم الحاجة إلى شحن البطارية، ولكن ببساطة ملء خزان الوقود، يمكنك التزود بالوقود بسرعة.
es verdad que له عيوبه، مثل ارتفاع التكلفة بسبب نقص البنية التحتية الحالية، والحاجة إلى تحسين عمليات الإنتاج، بالإضافة إلى شيء غير آمن إذا لم يتم التعامل معه بعناية، لأنه كغاز يتفاعل مع الأكسجين، يجب تخزينه بأمان في أسطوانات غاز مقاومة أو الزجاجات.
الخلطة: نسبة الهيدروجين للهواء للمحركات
بالنسبة لمحركات الاحتراق الداخلي للهيدروجين، أو HICE، لدينا، على سبيل المثال، الخليط المتكافئ هو الخليط الذي يكتمل فيه الاحتراق المثالي نظريًا، حيث يتفاعل كل الهيدروجين مع كل الأكسجين المتوفر في الهواء. بالنسبة للهيدروجين، يتكون الخليط الكيميائي من جزأين من الهواء إلى جزء واحد من الهيدروجين من حيث الحجم. ومع ذلك، قد تكون هناك خلطات أكثر ثراءً أو أصغر حجمًا، اعتمادًا على ما يجب تحقيقه في كل محرك.
تأخذ خلايا الوقود الهيدروجيني الطاقة الكيميائية من الغاز وتحولها مباشرة إلى كهرباء من خلال تفاعل كهروكيميائي. في هذه الحالة نسبة الهواء/الأكسجين ليست حاسمة في هذه العملية، حيث يتم استخدام الأكسجين من الهواء فقط للتفاعل. ويمكن تعديله حسب الطلب على الكهرباء.
مخاليط مع غازات أخرى
ولا بد من القول أنه يتم الآن دراسة مخاليط الهيدروجين مع الغازات الأخرى لمحركات الهيدروجين، وذلك بهدف تحسين الأداء والكفاءة أو تقليل الانبعاثات الملوثة. على سبيل المثال، إدخال النيتروجين لتقليل درجة حرارة الاحتراق وتقليل الانبعاثات، أو المخاليط مع الغاز الطبيعي لتحسين الكفاءة، أو المخاليط مع غاز البترول المسال أو غاز البترول المسال، وما إلى ذلك. هذا يتعلق بمحركات الاحتراق، ولكن يمكن أيضًا خلطه مع ثاني أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكربون لخلايا الوقود...
مشاكل ما قبل الاشتعال
La يعد الاشتعال المسبق، المعروف أيضًا باسم الاحتراق المبكر، ظاهرة غير مرغوب فيها والتي يمكن أن تحدث في محركات الاحتراق الداخلي، بما في ذلك محركات الهيدروجين. ويحدث ذلك عندما يشتعل خليط الهواء والوقود في وقت أبكر مما هو مرغوب فيه.
يمكن أن يكون سبب ذلك ارتفاع درجة الحرارة داخل غرفة الاحتراق، والضغط العالي، والمخاليط الغنية جدًا بالهيدروجين، وما إلى ذلك. في كلتا الحالتين، النتائج وهي فقدان قوة المحرك وزيادة استهلاك الوقود وما إلى ذلك.
إلى منع هذه المشكلة، يمكن استخدام طرق مختلفة، مثل التحكم في درجة الحرارة من خلال نظام تبريد جيد، والمواد ذات الموصلية الحرارية الأفضل لتبديد الحرارة، وتعديل توقيت الإشعال، واستخدام المواد المضافة، وما إلى ذلك.
صور | canva