شرح: كيف يمكن للسيارات أن تعمل بالهيدروجين
طلبت المحكمة العليا من الحكومة النظر في جدوى التكنولوجيا القائمة على الهيدروجين للتعامل مع تلوث هواء المركبات في العاصمة. تنظر الهند عن كثب إلى اليابان التي أحرزت تقدمًا في هذا المجال.
تنظر الهند عن كثب إلى اليابان التي أحرزت تقدمًا في هذا المجال. قبل دورة الألعاب الأولمبية في طوكيو في يوليو المقبل ، تستعد اليابان لوضع آلاف المركبات على طرقها القائمة على تقنية خلايا الهيدروجين ، والمعروفة أيضًا باسم 'خلايا الوقود'. تتم دراسة ريادة اليابان في التطبيق العملي لدورة وقود الهيدروجين ، والبحث الجاري في هذا المجال في مركز الأبحاث الدولي لطاقة الهيدروجين في جامعة كيوشو ، عن كثب من قبل الحكومة الهندية لأنها تستعد لمخطط يعمل بالوقود الهيدروجين. يأتي ذلك على خلفية توجيه المحكمة العليا للحكومة في 13 نوفمبر / تشرين الثاني بالنظر في جدوى إدخال مثل هذه التكنولوجيا للتعامل مع تلوث الهواء في منطقة العاصمة القومية.
كيف تعمل خلية وقود الهيدروجين؟
يوجد في قلب المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (FCEV) جهاز يستخدم مصدرًا للوقود ، مثل الهيدروجين ، وعامل مؤكسد لتوليد الكهرباء عن طريق عملية كهروكيميائية. ببساطة ، تجمع خلية الوقود بين الهيدروجين والأكسجين لتوليد تيار كهربائي ، والماء هو المنتج الثانوي الوحيد. مثل البطاريات التقليدية تحت أغطية السيارات ، تعمل خلايا وقود الهيدروجين أيضًا على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. من منظور قابلية البقاء على المدى الطويل ، يتم وصف FCEVs بأنها مركبات المستقبل ، بالنظر إلى أن الهيدروجين هو المورد الأكثر وفرة في الكون.
اضغط للتكبير إذن ، هل FCEV مركبة تقليدية أم مركبة كهربائية (EV)؟
بينما تولد خلايا الوقود الكهرباء من خلال عملية كهروكيميائية ، على عكس السيارة التي تعمل بالبطارية والكهرباء ، فإنها لا تخزن الطاقة ، وبدلاً من ذلك ، تعتمد على الإمداد المستمر بالوقود والأكسجين - بنفس الطريقة التي يعتمد بها محرك الاحتراق الداخلي على ثابت توريد البنزين أو الديزل والأكسجين. بهذا المعنى ، يمكن اعتباره مشابهًا لمحرك احتراق داخلي تقليدي.
ولكن على عكس سيارات محرك الاحتراق ، لا توجد أجزاء متحركة في خلية الوقود ، لذا فهي أكثر كفاءة وموثوقية بالمقارنة. أيضًا ، لا يوجد احتراق على متن الطائرة ، بالمعنى التقليدي.
على الصعيد العالمي ، يتم وضع المركبات الكهربائية بين قوسين تحت ثلاث فئات واسعة:
* BEVs مثل Nissan Leaf أو Tesla Model S ، والتي لا تحتوي على محرك احتراق داخلي أو خزان وقود ، وتعمل على مجموعة نقل كهربائية بالكامل تعمل ببطاريات قابلة لإعادة الشحن.
* تجمع المركبات الكهربائية الهجينة التقليدية أو المركبات الهايبرد مثل تويوتا كامري المباعة في البلاد بين نظام محرك الاحتراق الداخلي التقليدي ونظام الدفع الكهربائي ، مما ينتج عنه محرك هجين يقلل بشكل كبير من استخدام الوقود. يتم شحن البطارية الموجودة على متن السيارة الهجينة التقليدية عندما يقوم محرك IC بتشغيل مجموعة نقل الحركة.
* تحتوي المركبات الهجينة الموصولة بالكهرباء أو PHEVs ، مثل شيفروليه فولت ، أيضًا على محرك هجين يستخدم محرك احتراق داخلي وطاقة كهربائية للطاقة المحركة ، مدعومة ببطاريات قابلة لإعادة الشحن يمكن توصيلها بمصدر طاقة.
* تعتبر FCEVs على نطاق واسع هي الحد التالي في تكنولوجيا السيارات الكهربائية. تستخدم سيارات FCEV مثل ميراي تويوتا وهوندا كلاريتي الهيدروجين لتشغيل محرك كهربائي على متنها. نظرًا لأنها تعمل بالكامل بالكهرباء ، تعتبر FCEVs مركبات كهربائية - ولكن على عكس BEVs ، فإن مداها وعمليات إعادة التزود بالوقود الخاصة بها قابلة للمقارنة مع السيارات والشاحنات التقليدية.
اضغط للتكبير ما هي الاستخدامات التي يمكن أن توضع فيها التكنولوجيا؟
تهيمن تويوتا وهوندا اليابانيتان على سوق السيارات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين ، جنبًا إلى جنب مع شركة هيونداي الكورية الجنوبية. في حين أن التطوير الناجح للهيدروجين من شأنه أن يوفر الطاقة للنقل والطاقة الكهربائية ، فإن الميزة هي التوافر الواسع للموارد لإنتاج الهيدروجين.
نشرت وزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة اليابانية (METI) 'خارطة طريق استراتيجية للهيدروجين وخلايا الوقود' في عام 2014 ، مع تحديث منقح في مارس 2016 ، بهدف تحقيق مجتمع الهيدروجين. يتم تصميم خلايا الوقود الثابتة - أكبر وأقوى خلايا الوقود - لتوفير مصدر أنظف وموثوق للطاقة في الموقع للمستشفيات والبنوك والمطارات والمنازل. تستمر خلية الوقود في إنتاج الطاقة طالما يتم توفير الوقود والمواد المؤكسدة. يمكن لخلايا الوقود المحمولة أن تجد تطبيقات أخرى بخلاف المركبات.
قال روجر هرتزنبرج ، الرئيس التنفيذي لشركة Uno-X Hydrogen ، التي تطور محطات الهيدروجين في النرويج ، الشركة الرائدة عالميًا في تكنولوجيا المركبات الخضراء ، هذا الموقع : تعتبر السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود أكثر الحلول سهولة في الاستخدام عديمة الانبعاثات الصفرية في النرويج. هدفنا هو توفير البنية التحتية اللازمة ، وتأمين العديد من بدائل الانبعاثات الصفرية لعملائنا للاختيار من بينها ، وتلبية الطلب على وقود H2 بطريقة مريحة بأقل تكلفة ممكنة للمستهلك.
ما هي مزايا وعيوب خلايا الوقود؟
تتمتع خلايا الوقود بمزايا قوية مقارنة بالتقنيات التقليدية القائمة على الاحتراق المستخدمة حاليًا في العديد من محطات الطاقة والسيارات ، نظرًا لأنها تنتج كميات أقل بكثير من غازات الاحتباس الحراري ولا تنتج أيًا من ملوثات الهواء التي تسبب مشاكل صحية. أيضًا ، إذا تم استخدام الهيدروجين النقي ، فإن خلايا الوقود تصدر الحرارة والماء فقط كمنتج ثانوي. هذه الخلايا هي أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من تقنيات الاحتراق التقليدية.
على عكس السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات ، لا تحتاج المركبات التي تعمل بخلايا الوقود إلى التوصيل ، وتتجاوز معظم الطرز 300 كيلومتر من المدى على خزان ممتلئ. تمتلئ بفوهة ، تمامًا كما هو الحال في محطة البنزين أو الديزل.
لكن هناك مشاكل.
بينما لا تولد FCEV غازات تساهم في الاحتباس الحراري ، فإن عملية صنع الهيدروجين تحتاج إلى طاقة - غالبًا من مصادر الوقود الأحفوري. وقد أثار ذلك تساؤلات حول مؤهلات الهيدروجين الخضراء.
هناك أيضًا أسئلة تتعلق بالسلامة - الهيدروجين أكثر انفجارًا من البنزين. يستشهد معارضو التكنولوجيا بحالة منطاد هيندنبورغ المملوء بالهيدروجين في عام 1937. لكن لاعبي صناعة السيارات اليابانيين الذين تحدثت إليهم صحيفة إنديان إكسبريس جادلوا بأن المقارنة كانت في غير محلها لأن معظم الحريق يُعزى إلى وقود الديزل لمحركات المنطاد وقابل للاشتعال طلاء ورنيش من الخارج.
خزانات وقود الهيدروجين في FCEVs مثل Mirai مصنوعة من ألياف الكربون عالية التحمل ، والتي يتم تقييم قوتها في اختبارات التصادم ، وكذلك التجارب التي يتم فيها إطلاق الرصاص عليها. يحتوي Mirai و Clarity على خزانات هيدروجين ثلاثية الطبقات مصنوعة من ألياف الكربون المنسوجة ، والتي يزعم المصنعون أنها آمنة تمامًا.
العقبة الرئيسية الأخرى هي أن المركبات باهظة الثمن ، ومضخات توزيع الوقود نادرة. لكن هذا يجب أن يتحسن مع تحسن الحجم والتوزيع.
اليابان تمضي قدما بكامل قوتها. أعلن رئيس الوزراء الياباني شينزو آبي في دافوس هذا العام أن اليابان تهدف إلى خفض تكلفة إنتاج الهيدروجين بنسبة 90 في المائة على الأقل بحلول عام 2050 ، لجعله أرخص من الغاز الطبيعي.
ما هو التقدم في الهند؟
في الهند ، حتى الآن ، يغطي تعريف EV المركبات الكهربائية فقط ؛ خفضت الحكومة الضرائب إلى 12٪. بنسبة 43٪ ، تجتذب المركبات الكهربائية الهجينة ومركبات الهيدروجين FCEV نفس الضريبة مثل مركبات IC.
تقوم وزارة الطاقة الجديدة والمتجددة ، في إطار برنامج البحث والتطوير والبيان (RD & D) ، بدعم العديد من هذه المشاريع في المؤسسات الأكاديمية ومنظمات البحث والتطوير والصناعة من أجل التنمية. يجري تنفيذ أربعة عشر مشروعًا للبحث والتطوير في مجال الهيدروجين وخلايا الوقود بدعم من الوزارة. بين عامي 2016 و 2017 و 2018-19 ، تمت المصادقة على ثمانية مشاريع واكتمل 18 مشروعًا.
دعمت وزارة العلوم والتكنولوجيا مركزين مرتبطين بالشبكة لتخزين الهيدروجين بقيادة معهد آي آي تي بومباي ومركز تطوير تكنولوجيا المواد غير الحديدية في حيدر أباد. وتشمل هذه 10 مؤسسات ، بما في ذلك IITs ، و IISc ، بنغالور.
اقرأ أيضا | ما تعنيه نتيجة الاستطلاع لبريكست ، واسكتلندا ، وبريطانيا بوريس جونسون
شارك الموضوع مع أصدقائك:
