موقع اقرا » تعليم » دراسات وأبحاث علمية » فوائد وعوائق استعمال الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي

فوائد وعوائق استعمال الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي

ما هي فوائد وعوائق استعمال الهيدروجين كوقود بديل في محركات الاحتراق الداخلي، وهل يمكن الاعتماد على غاز الهيدروجين كوقود للمركبات والآلات الصناعية، في هذا المقال عبر موقع اقرا سنتحدث بالتفصيل عن استخدام غاز الهيدروجين كوقود، كما سنوضح كافة فوائد استخدامه، وسنذكر كافة العوائق التي تواجهنا في استخدام هذا الغاز.

وقود غاز الهيدروجين

وقود الهيدروجين (بالإنجليزية: fuel Hydrogen)، هو وقود نظيف، حيث إنه عند احتراق الهيدروجين كوقود لا ينتج عن احتراقه أي انبعاثات ضارة في البيئة، ولكن ينتج عن احتراقه الماء فقط، كما وأن الهيدروجين هو العنصر الأكثر انتشارا على سطح الأرض، وهذا ما يجعله خياراً جيداً كبديل للوقود الأحفوري، ولكن نظراً لأن الهيدروجين النقي لا يتواجد بشكل طبيعي على الأرض بكميات كبيرة، فإنه يتطلب عادة مدخلات طاقة أولية لإنتاجه على نطاق صناعي وكبير، بحيث يمكن إنتاج وقود الهيدروجين من الميثان أو عن طريق التحليل الكهربائي للماء، كما وإن لوقود الهيدروجين كفاءة عالية جداً في الاحتراق، حيث إن الطاقة 1 كيلو جرام من غاز الهيدروجين هي تقريباً نفس الطاقة في 2.8 كيلو جرام من وقود البنزين، وهذا يدل على أن كفاءة الهيدروجين كوقود هي تقريباً ثلاثة أضعاف البنزين كوقود، ونظراً لأن الهيدروجين يحتوي على كثافة طاقة حجمية منخفضة، فإنه يتم تخزينه بشكل أكبر وتصديره يكون ذا تكلفة أقل، ويمكن استخدام الهيدروجين لتشغيل عدد من أنواع النقل والمركبات المختلفة، كما ويمكن تخزينه ونقله بكثافة طاقة عالية على شكل سائل أو غازي.[1]

شخصية اسم نبراس في علم النفس

كيفية إنتاج وقود الهيدروجين

إن الهيدروجين غاز يتواجد في الطبيعة بشكل كبير، ولكن نادراً ما يوجد في شكله النقي، ولإنتاج الهيدروجين في شكله النقي نحتاج إلى العديد من التفاعلات والعمليات الكيميائية، حيث يمكن إنتاج وقود الهيدروجين من خلال عدة عمليات مختلفة، وهذه العمليات هي:[2]

العمليات الحرارية

العمليات الحرارية (بالإنجليزية: Thermal processes)، هي العمليات التي تحتاج إلى البخار ذو الحرارة العالية جداً لإنتاج وقود الهيدروجين، حيث يتفاعل البخار مع وقود هيدروكربوني لإنتاج الهيدروجين النقي، وهذا الوقود الهيدروكربوني مثل الغاز الطبيعي، والديزل، والوقود السائل المتجدد، والفحم، وتقريباً يتم إنتاج حوالي 95% من كل الهيدروجين من إعادة التشكيل البخاري للغاز الطبيعي.

العمليات الكهروضوئية

العمليات الكهروضوئية (بالإنجليزية: Electrolytic processes)، وهي عملية تحليل كهربائي يتم فيها فصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين، وتحدث عمليات التحليل الكهربائي في محلل كهربي يعمل مثل خلية الوقود، ويكون ذلك بدلاً من استخدام طاقة جزيء الهيدروجين، حيث ينتج المحلل الكهربائي الهيدروجين من جزيئات الماء.

بحث عن تنظيم الوقت وأهميته في حياة الإنسان جاهز للطباعة

العمليات بالطاقة الشمسية

حيث تستخدم العمليات التي تعمل بالطاقة الشمسية الضوء كعامل لإنتاج الهيدروجين، وهناك العديد من العمليات التي تعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين مثل:

العمليات الحيوية الضوئية: حيث تستخدم العمليات الحيوية الضوئية نشاط التمثيل الضوئي الطبيعي للبكتيريا والطحالب الخضراء لإنتاج الهيدروجين.
العمليات الكهروكيميائية الضوئية: حيث تستخدم العمليات الكهروكيميائية الضوئية أشباه موصلات متخصصة لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين.

العمليات البيولوجية

العمليات البيولوجية (بالإنجليزية: Biological processes)، هي العمليات التي تستخدم الميكروبات مثل البكتيريا والطحالب الدقيقة، حيث يمكن أن ينتج الهيدروجين من خلال هذه التفاعلات البيولوجية، وهناك نوعان من هذه العمليات وهي:

تحويل الكتلة الحيوية الميكروبية: حيث يتم تحلل الميكروبات والمواد العضوية مثل الكتلة الحيوية أو مياه الصرف الصحي لإنتاج الهيدروجين.
العمليات الحيوية الضوئية: حيث تستخدم الميكروبات ضوء الشمس كمصدر للطاقة، ولإنتاج الهيدروجين.