أهم مزايا خلايا الوقود الهيدروجينية

تستخدم خلايا وقود الهيدروجين كوقود في عملية كهروكيميائية تجمع بين الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الطاقة الكهربائية والمياه، وهو ما يتطلب معرفة أكثر لأمور تخص خلايا الوقود الهيدروجينية منها على سبيل المثال

أنواع خلايا الوقود

، وفيما يلي مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية.

من أهم مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية هو أنها تنتج الهيدروجين “الأخضر” والأكسجين من الماء، كما أنها أيضاً تقوم على استخدام مجموعة من مصادر الطاقة المتجددة مثل (الرياح ، الأمواج ، الطاقة الشمسية) لإنتاج الهيدروجين كوقود لتوليد الطاقة المتجددة.

ومن مميزاتها أيضاً أنها مصدر فريد للطاقة النظيفة التي يمكن أن تنتج الحرارة ومنتجاتها الثانوية الوحيدة هي المياه، ومن مميزاتها أيضاً بالتفصيل ما يلي، وهذه المميزات كانت سبباً رئيسياً من

اسباب استخدام الهيدروجين في وقود الصواريخ

بشكل كبير.

متجددة ومتوفرة بسهولة

الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، وعلى الرغم من التحديات المرتبطة باستخراجه من الماء، فهو مصدر فريد ومتجدد للطاقة، وهو مثالي لاحتياجاتنا المستقبلية الخالية من الكربون لإمدادات الحرارة والطاقة المشتركة.

الهيدروجين هو مصدر طاقة نظيف ومرن لدعم استراتيجيات الطاقة الخالية من الكربون.

توفر خلايا وقود الهيدروجين مصدر طاقة نظيفًا بطبيعتها، دون أي تأثير بيئي ضار أثناء التشغيل لأن المنتجات الثانوية هي ببساطة الحرارة والماء.

على عكس الوقود الحيوي أو الطاقة الكهرومائية، لا يتطلب إنتاج الهيدروجين مساحات شاسعة من الأرض، في الواقع، تعمل ناسا حتى على استخدام الهيدروجين كمورد مع استخدام المياه المنتجة كمنتج ثانوي كمياه شرب لرواد الفضاء.

وهو ما يدل على أن خلايا وقود الهيدروجين هي مصدر وقود غير سام وبالتالي فهي تتفوق بهذه الطريقة على الفحم والغاز الطبيعي والطاقة النووية التي تعتبر جميعها إما خطرة أو يصعب الحصول عليها.

سيلعب إنتاج وتخزين واستخدام الهيدروجين وبالأخص

إنتاج الهيدروجين

دورًا مهمًا في دفع مزيد من التطوير للطاقة المتجددة، من خلال موازنة أساليب الإمداد المتقطع مع متطلبات المستخدم النهائي الصعبة، وتجنب الحاجة إلى استثمارات مبكرة كبيرة لتحسين البنية التحتية للشبكة.

كما أنه أكثر قوة وكفاءة في استخدام الطاقة من الوقود الأحفوري، توفر تقنية خلايا وقود الهيدروجين مصدرًا عالي الكثافة للطاقة مع كفاءة طاقة جيدة.

يحتوي الهيدروجين على أعلى محتوى للطاقة من أي وقود شائع من حيث الوزن، يحتوي الهيدروجين الغازي والسائل عالي الضغط على حوالي ثلاثة أضعاف كثافة الطاقة الجاذبية (حوالي مائة وعشرين ميجا جول / كجم) من الديزل والغاز الطبيعي المسال وكثافة طاقة حجمية مماثلة للغاز الطبيعي.

كفاءة عالية بالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى

تعد خلايا وقود الهيدروجين أكثر كفاءة من العديد من مصادر الطاقة الأخرى، بما في ذلك العديد من حلول الطاقة الخضراء، تسمح كفاءة الوقود هذه بإنتاج المزيد من الطاقة لكل

رطل

من الوقود.

على سبيل المثال، تولد محطة توليد الطاقة التقليدية القائمة على الاحتراق

الكهرباء

بكفاءة 33-35٪ مقارنة بما يصل إلى 65٪ لخلايا وقود الهيدروجين.

وينطبق الشيء نفسه على المركبات، حيث تستخدم خلايا وقود الهيدروجين 40-60٪ من طاقة الوقود بينما تقدم أيضًا انخفاضًا بنسبة الخمسين بالمائة أي نسبة النصف في استهلاك الوقود.[1]

انبعاثات منعدمة تقريبًا

لا تولد خلايا وقود الهيدروجين انبعاثات

غازات

الاحتباس الحراري كما هو الحال بالنسبة لمصادر الوقود الأحفوري، وبالتالي تقليل

التلوث

وتحسين جودة الهواء نتيجة لاستخدام خلايا الوقود الهيدروجينية.

يقلل من آثار الكربون

مع عدم وجود انبعاثات تقريبًا، لا تطلق خلايا وقود الهيدروجين غازات الاحتباس الحراري، مما يعني أنها لا تحتوي على بصمة كربونية أثناء الاستخدام، وهو من اهم ميزات خلايا الوقود الهيدروجينية.

يوفر

الوقت

لشحن سريع

إن وقت شحن وحدات طاقة خلايا وقود الهيدروجين سريع للغاية، على غرار وقت شحن مركبات محرك الاحتراق الداخلي التقليدية (ICE) وأسرع بشكل ملحوظ مقارنة بالمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية.

عندما تتطلب

السيارات

الكهربائية ما بين ثلاثون دقيقة أي نصف

ساعة

وقد تطلب عدة

ساعات

لشحنها، يمكن إعادة شحن خلايا وقود الهيدروجين في أقل من خمس دقائق.

يعني وقت الشحن السريع هذا أن المركبات التي تعمل بالهيدروجين توفر نفس المرونة التي توفرها السيارات التقليدية.

لماذا يفضل استخدام خلايا الوقود الهيدروجيني

لا تسبب ضوضاء

لا تنتج خلايا وقود الهيدروجين التلوث الضوضائي مثل مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، مثل طاقة

الرياح

، هذا يعني أيضًا أن المركبات التي تعمل بالهيدروجين، مثل السيارات الكهربائية، أكثر هدوءًا من تلك التي تستخدم محركات الاحتراق الداخلي التقليدية.

لا تسبب تلوث بصري

يمكن أن تكون بعض مصادر الطاقة منخفضة الكربون، بما في ذلك طاقة الرياح ومحطات الطاقة التي تعمل بالوقود الحيوي أمرًا رائعًا للعين، ولا تحتوي خلايا وقود الهيدروجين على نفس متطلبات المساحة، مما يعني أن هناك تلوثًا بصريًا أقل أيضًا.

أوقات الاستخدام الطويلة

توفر خلايا وقود الهيدروجين كفاءات أكبر فيما يتعلق بأوقات الاستخدام، مركبة الهيدروجين لها نفس النطاق مثل تلك التي تستخدم الوقود الأحفوري (حوالي 300 ميل). وهذا يتفوق على ما تقدمه حاليًا المركبات الكهربائية (EVs)، والتي يتم تطويرها بشكل متزايد باستخدام وحدات طاقة خلايا الوقود كـ “موسعات المدى”.

لا تتأثر خلايا وقود الهيدروجين بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة الخارجية ولا تتدهور في الطقس البارد، على عكس المركبات الكهربائية، وتزداد هذه الميزة أكثر عندما تقترن بأوقات الشحن القصيرة.

مثالي للاستخدام في المناطق النائية

حيثما تسمح الظروف المحلية ، يمكن أن يكون توافر الهيدروجين من خلال التوليد المحلي والتخزين بديلاً للطاقة والتدفئة القائمة على الديزل في المناطق النائية. لن يؤدي ذلك إلى تقليل الحاجة إلى نقل الوقود فحسب ، بل سيؤدي أيضًا إلى تحسين حياة أولئك الذين يعيشون في مناطق بعيدة من خلال تقديم وقود غير ملوث يتم الحصول عليه من مورد

طبيعي

متاح بسهولة.

مميزات في الاستخدام

مع تقدم التكنولوجيا، ستكون خلايا وقود الهيدروجين قادرة على توفير الطاقة لمجموعة من التطبيقات الثابتة والمتنقلة، تعتبر المركبات التي تعمل بالهيدروجين مجرد مثال واحد، ولكن يمكن استخدامها أيضًا في تطبيقات أصغر مثل المنتجات المحلية وكذلك أنظمة التدفئة على نطاق واسع. على غرار محطات توليد الطاقة، يتم فصل وظائف سعة تخزين الطاقة (أي خزان الوقود) وحجم المحرك، على عكس الطاقة المستندة إلى البطارية (أي التي يتم قياس الطاقة من أجلها خطيًا مع الكتلة) ، مما يوفر مرونة كبيرة في التصميم.

تقليل إمدادات الطاقة

تمتلك خلايا وقود الهيدروجين القدرة على تقليل اعتماد الدولة على الوقود الأحفوري ، مما سيساعد في إضفاء الطابع الديمقراطي على إمدادات الطاقة والطاقة في جميع أنحاء العالم، سيثبت هذا الاستقلال المتزايد فائدة للعديد من البلدان التي تعتمد حاليًا على إمدادات الوقود الأحفوري، بالطبع، سيؤدي هذا أيضًا إلى تجنب مشكلة ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري مع انخفاض المخزونات. [2]