الهيدروجين كوقود يلبي احتياجات المستقبل

قام الباحثون بإجراء العديد من الدراسات لاستكشاف مصادر الطاقة الصديقة للبيئة. وقد تم تطوير استخدام الطاقة الشمسية بشكل ملحوظ، مما يساهم في توليد الكهرباء بطرق فعالة.

كما أظهرت الدراسات إمكانية تحويل طاقة المد والجزر من الطاقة الحركية إلى كهرباء، مما سلط الضوء على الهيدروجين كإحدى مصادر الطاقة التي تُعتبر نظيفة وآمنة.

أنواع موارد الطاقة

تتنوع موارد الطاقة إلى نوعين رئيسيين:

• الطاقة المتجددة.
• الطاقة غير المتجددة.

موارد الطاقة المتجددة

تعتبر الطاقة الشمسية من أبرز موارد الطاقة المتجددة، حيث إنها نظيفة ولا تُحدث أي تأثيرات سلبية على البيئة. ومن أبرز أشكال الطاقة المتجددة:

• الطاقة الشمسية: تعتمد هذه التقنية على استغلال أشعة الشمس عبر خلايا الطاقة الشمسية، التي تحول هذه الأشعة إلى طاقة كهربائية يتم تخزينها في بطاريات.
  • تُوضع هذه الخلايا في أماكن مشمسة، مثل المناطق القريبة من خط الاستواء.
  • تستخدم هذه الطاقة في توليد الكهرباء وكذلك في تطبيقات حرارية مثل تحلية المياه، تسخين المياه، والتدفئة، بل وتسخين حمامات السباحة.
• طاقة الرياح: يتم تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء بواسطة عنفات الرياح، والتي تُخزن لاحقاً في بطاريات. تُركب هذه العنفات في مواقع تُواجه الرياح المستمرة، وقد تم استخدام هذه التقنية بشكل واسع في ألمانيا.
• طاقة المد والجزر: تُستخرج هذه الطاقة من حركة المد والجزر الناتجة عن جاذبية الشمس والقمر.
  • يتم استخدام العنفات لإنشاء الطاقة الكهربائية، ويتم تخزين هذه الطاقة في بطاريات.

موارد الطاقة غير المتجددة

تشمل الطاقة غير المتجددة الموارد التي تشكلت على مدى ملايين السنين وتعتبر محدودة. ومن أبرز هذه الموارد:

• النفط: هو مورد غير متجدد يتميز بلونه الأسود الداكن وله استخدامات متعددة.
  • يستخدم كوقود للسيارات، وقد تم استخراجه من تحلل النباتات على مر العصور. يعد بديلاً شائعاً للطاقات الأخرى بفضل تكلفته المنخفضة.
• الغاز الطبيعي: ينقسم إلى نوعين:
  • الغاز الرطب: يرتبط بالنفط في حقوله.
  • الغاز المستقل: يستخدم في الطهي والاحتياجات المنزلية، ويكثر تواجده في الجزائر والمغرب.
• الفحم الحجري: هو نوع من الطاقة غير المتجددة التي نتجت عن تراكم المواد العضوية تحت ضغط وحرارة مرتفعة على مر الزمن، ويستخدم بشكل رئيسي في التدفئة.

تطبيقات الهيدروجين واستخداماته

يمتلك الهيدروجين تطبيقات متعددة، ومن أبرزها:

• يمكن الاعتماد عليه كبديل للغاز الطبيعي والنفط، مما يسهم في تقليل التلوث البيئي.
• تلعب تطبيقات الهيدروجين دورًا في الجانب العسكري، إذ تم تصميم قنابل تعتمد على الهيدروجين، التي تتجاوز قدرتها التدميرية القنبلة الذرية، بشرط استخدامها بجانب قنبلة نووية.

تشمل استخدامات الهيدروجين الأخرى:

• يستخدم في صناعة حمض الهيدروكلوريك ولعمليات اللحام.
• يستخدم كوقود للصواريخ.
• يدخل في صناعة الأمونيا وهدرجة الزيوت والدهون.
• يستخدم في عمليات الألكلة الهيدروجينية، السلفرة والتكسير الهيدروجيني.
• الهيدروجين السائل يُستخدم في الأبحاث المتعلقة بالموصلات الكهربائية.
• يحسن من توصيل الحرارة مقارنةً بالغازات الأخرى.
• يستخدم في رفع البالونات والمنطاد بفضل خفته.
• يستخدم نظير الهيدروجين في التطبيقات المتعلقة بالانشطار النووي كوسيلة لتخفيف سرعة النيوترونات.
• يستخدم في الاندماجات النووية، كما يُستخدم مركبات الديتريوم في الكيمياء.

مزايا خلايا الوقود الهيدروجيني

تمتاز خلايا الوقود الهيدروجيني بعدد من المزايا:

• تتميز بكفاءة عالية في إنتاج الكهرباء.
• تساعد على تنظيم التيار الكهربائي بفضل أدائها المتميز.
• تعمل بسلاسة بدون اهتزاز أو ضوضاء.
• تحظى بقدرة إمداد قوية أثناء عمليات التسخين والتبريد.
• تتطلب صيانة منخفضة جداً، مما يجعلها ذات عمر طويل.
• لا تطلق ملوثات للبيئة، ونسبة الانبعاثات فيها أقل بكثير من العمليات التقليدية.
• تتميز بسهولة التشغيل بفضل تصميمها الثابت.

تطبيقات خلايا الوقود الهيدروجيني

تتوسع تطبيقات خلايا الوقود مع تقدم التكنولوجيا، ومن أبرز هذه التطبيقات:

1. الاتصالات:

مع تزايد الحاجة إلى مصادر الطاقة في مجال الاتصالات، أثبتت خلايا الوقود قدرتها على تلبية هذه الاحتياجات بموثوقية عالية. وقد تم تصميها لتكون صديقة للبيئة ومناسبة لتحمل الظروف الجوية الصعبة، مما يجعلها خيارًا رئيسيًا لتغذية الطاقة في أبراج الاتصالات.

1. مصانع معالجة النفايات والمياه ومصانع البيرة:

تم استخدام خلايا الوقود في مصانع معالجة النفايات والمياه لتقليل الانبعاثات، حيث يتم استخدام غاز الميثان كناتج ثانوي كمصدر للوقود. كما يتم استخدام هذه الخلايا في مصانع البيرة لتصنيع الميثان بواسطة معالجة الخمور غير المعالجة.

1. التطبيقات الثابتة:

تم تركيب حوالي 2500 خلية للوقود الهيدروجيني في مواقع مثل الفنادق، المستشفيات، والمدارس. تعمل كمولدات كهربائية متصلة بالشبكة العامة لتوفير دعم إضافي.

من الملاحظ أن هذه الأنظمة تعمل بكفاءة تبلغ حوالي 40% دون إنتاج أي تلوث أو ضجيج.

1. السيارات:

تتضمن محركات السيارات الهيدروجينية نوعين:

• الأول: يستخدم الهيدروجين كمصادر للطاقة داخل محركات الاحتراق الداخلي بدلاً من النفط.
• الثاني: يعتمد على خلايا الوقود لإنتاج الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل المحركات الكهربائية.

معوقات انتشار السيارات التي تعمل بالوقود الهيدروجيني

• التكلفة العالية.
• الصعوبة في تخزين الهيدروجين بشكل آمن.
• ارتفاع تكلفة هيدروجين كوقود نتيجة لنقص الانتشار.
• عدم اكتمال البنية التحتية لمحطات تزويد الوقود.