منوعات

فوائد وعوائق استعمال الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي

ما هي فوائد وحواجز استخدام الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي، وهل يمكن الاعتماد على غاز الهيدروجين كوقود للمركبات والآلات الصناعية؟ في هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن استخدام غاز الهيدروجين كوقود، وسوف نشرح جميع فوائد استخدامه، وسنذكر جميع العوائق التي نواجهها في استخدام هذا الغاز. .

وقود غاز الهيدروجين

وقود الهيدروجين (باللغة الإنجليزية: وقود الهيدروجين) هو وقود نظيف، لأنه عندما يتم حرق الهيدروجين كوقود، لا ينتج عن احتراقه أي انبعاثات ضارة في البيئة، ولكن فقط من ينتج عن احتراقه الماء، و الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا على سطح الأرض وهذا يجعله خيارًا. إنه بديل جيد للوقود الأحفوري، ولكن نظرًا لعدم وجود الهيدروجين النقي بشكل طبيعي على الأرض بكميات كبيرة، فإنه يتطلب عمومًا مدخلات طاقة أولية لإنتاجه على نطاق صناعي كبير، بحيث يمكن إنتاج وقود الهيدروجين في بدءاً من الميثان أو بالتحليل الكهربائي للماء، ووقود الهيدروجين فعال. عالية جدًا في الاحتراق، حيث أن طاقة كيلوجرام من غاز الهيدروجين هي تقريبًا نفس الطاقة في .8 كيلوجرام من وقود البنزين، وهذا يشير إلى أن كفاءة الهيدروجين كوقود تقارب ثلاثة أضعاف كفاءة البنزين كوقود، ونظرًا لأن الهيدروجين يحتوي على كثافة طاقة حجمية منخفضة، يتم تخزين المزيد وتصديره بتكلفة أقل، ويمكن استخدام الهيدروجين لتشغيل أنواع مختلفة من وسائل النقل والمركبات، ويمكن أيضًا تخزينه ونقله بكثافة عالية من الطاقة في صورة سائلة أو غازية.[1]

كيفية إنتاج وقود الهيدروجين

الهيدروجين هو غاز موجود في الطبيعة إلى حد كبير، 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 من عدة عمليات مختلفة، وهذه العمليات هي:[2]

العمليات الحرارية

العمليات الحرارية هي العمليات التي تتطلب بخارًا بدرجة حرارة عالية جدًا لإنتاج وقود الهيدروجين، حيث يتفاعل البخار مع الوقود الهيدروكربوني لإنتاج الهيدروجين النقي، وهذا الوقود من الهيدروكربونات مثل الغاز الطبيعي والديزل والوقود السائل المتجدد والفحم. . ينتج ما يقرب من 9٪ من كل الهيدروجين من إعادة تشكيل بخار الغاز الطبيعي.

العمليات الكهروضوئية

العمليات الكهروضوئية (الإنجليزية: عمليات التحليل الكهربائي)، وهي عملية تحليل كهربائي يتم فيها فصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين، وتتم عمليات التحليل الكهربائي في محلل كهربي يعمل كخلية وقود، وهذا بدلاً من استخدام طاقة جزيء الهيدروجين، حيث ينتج المحلل الكهربائي الهيدروجين من جزيئات الماء. .

عمليات الطاقة الشمسية

حيث تستخدم عمليات الطاقة الشمسية الضوء كعامل لإنتاج الهيدروجين، وهناك العديد من عمليات الطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين، مثل:

  • العمليات الحيوية الضوئية: حيث تستخدم عمليات التمثيل الضوئي نشاط التمثيل الضوئي الطبيعي للبكتيريا والطحالب الخضراء لإنتاج الهيدروجين.
  • العمليات الكيميائية الضوئية: تستخدم العمليات الكيميائية 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: حيث تستخدم الميكروبات ضوء الشمس كمصدر للطاقة ولإنتاج الهيدروجين.

مزايا وعيوب استخدام الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي

هناك العديد من الفوائد لاستخدام الهيدروجين كوقود بديل للوقود الأحفوري، ولكن هناك أيضًا عوائق يمكن أن تجعل من الصعب استخدام هذا 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، وكل هذه تعتبر طاقة آمنة ونظيفة ومتجددة، ولا تضر بالبيئة.
  • الصحة العامة والبيئة: حيث تشكل الانبعاثات من مركبات البنزين والديزل اليوم، مثل أكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات، مصدرًا رئيسيًا للتلوث والاحتباس الحراري، لكن وقود الهيدروجين لا ينبعث منه أي انبعاثات ضار بالبيئة، حيث إن انبعاثات وقود الهيدروجين تنبعث منها المياه فقط.
  • احتياطيات الوقود: الهيدروجين هو أحد العناصر الأكثر شيوعًا على الأرض.

معوقات استخدام الهيدروجين كوقود

  • الهيدروجين على كوكب الأرض غير نقي ويحتاج إلى عمليات لفصله عن المركبات الكيميائية الأخرى.
  • إنشاء عدد كبير من محطات الإمداد بالوقود الهيدروجيني سواء بشكل سائل أو غازي.
  • إن فصل الهيدروجين عن المركبات الأخرى مكلف للغاية في الوقت الحالي.
  • الهيدروجين في حالته الغازية هو ضغط مرتفع جدا وثقيل وهذه الحالة تجعل نقله من مكان إلى آخر مكلفا.

في ختام هذا المقال سنتعرف على فوائد وحواجز استخدام الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي، وقد ذكرنا أهم الطرق والعمليات المستخدمة في إنتاج الهيدروجين، وشرحنا بالتفصيل ماهية الوقود. هيدروجين.

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى