ما هي خلايا الوقود ومميزاتها وعيوبها، الوقود هو مصدر من مصادر الطاقة المتجددة، وكذلك هو مصدر أساسي لكل من السيارات والطائرات ومختلف وسائل النقل، أما خلايا الوقود فهي عبارة عن الجهاز الذي يستخدم من أجل توليد الكهرباء عبر تفاعل كيميائي بين كل من الأكسجين والهيدروجين لإنتاج الحرارة والماء والكهرباء، وخلايا الوقود هي من مصادر الطاقة النظيفة والآمنة، وهناك أنواع متنوعة من خلايا الوقود ومن ضمنها: خلايا وقود الكربونات المنصهرة، وخلايا الوقود القلوية وغيرها الكثير.
مفهوم خلايا الوقود
خلايا الوقود
إن هذه الخلايا يتم تعريفها بأنها جهاز يتم استخدامه في توليد الكهرباء من خلال تفاعل كيميائي بين الهيدروجين والأكسجين ينتج عنه توليد الكهرباء، والماء، والحرارة.
- هذا بجانب أن خلايا الوقود تعتبر مصدرًا من مصادر الطاقة النظيفة إذ أنه لا ينتج عنها أي ملوثات للبيئة.
- كما أنها لا تحتاج إلى إعادة شحنها بصورة دورية كالبطاريات، حيث أنها تعمل طالما أنه يوجد مصدر طاقة موصول بها.
تعرف علي توماس اديسون مخترع الكهرباء .
استخدامات خلايا الوقود
خلايا الوقود
تعود أهمية تلك الخلايا على أنها تكون مصدر للطاقة النظيفة عالمياً، هذا بجانب كفاءتها العالية، وفيما يلي أبرز استخداماتها:
- المستودعات اللوجستية، حيث تعتمد الكثير من الشركات على خلايا الوقود في تشغيل الرافعات، والمنصات النقالة والشاحنات.
- النقل والتوزيع عالمياً، إذ تبني بعض الشركات كتويوتا وهونداي عربات صغيرة وشاحنات تعمل بخلايا الوقود.
- حافلات النقل العام، إذ أن المدن الكبرى كشيكاغو ولندن وبكين تقوم باستخدام الحافلات التي تعمل بخلايا الوقود.
- القطارات توجد بألمانيا بعض القطارات التي تعمل بخلايا الوقود ومن المحتمل أن تنمو تلك الحركة وتنتشر بالدول الكبرى كبريطانيا، والولايات المتحدة، واليابان.
- كما أنها تستخدم في توليد الطاقة الاحتياطية، حيث أن خلايا الوقود تستخدم كجزء من أنظمة إمداد أجهزة الطاقة غير المنقطعة الموجودة بالمستشفيات.
- بجانب أماكن تخزين البيانات لحاجتها لعدم انقطاع التيار الكهربائي، وذلك حتى لا يؤدي هذا لفقد بيانات هامة.
أنواع خلايا الوقود
خلايا الوقود
يتم تصنيف تلك الخلايا على حسب الإكتروليت المستخدم بداخلها، وفيما يلي أشهر أنواع خلايا الوقود:
خلايا غشاء البوليمر
- كما أن تلك الخلايا تدعى أيضاً باسم خلايا وقود غشاء تبادل البروتينات، وتتسم تلك الخلايا بأنها ذات طاقة عالية ووزن منخفض.
- هذا بجانب أنها تتسم بأنها ذات حجم صغير عند المقارنة بباقي الخلايا الأخرى.
- كما أن تلك الخلايا تقوم بالاعتماد على البوليمر الصلب كإلكتروليت.
خلايا الميثانول المباشر
- حيث أن معظم خلايا الوقود تعمل من خلال غاز الهيدروجين الذي يقوم بتغذية النظام مباشرة بالوقود.
- كما أن تلك الخلايا تعمل من خلال الميثانول النقي الذي يخلط بالماء ويغذي أنود الخلية بصورة مباشرة.
- كما أن خلايا وقود الميثانول تتسم بكثافة طاقتها العالية ويسر نقل الميثانول مقارنة بالهيدروجين لأنه سائل.
- كذلك يتم استخدام تلك الخلايا بالهواتف المحمولة أو أجهزة الحاسوب المحمول.
مميزات خلايا الوقود
هناك عدة مميزات لتلك الخلايا، من بينها جميع ما يلي:
العنصر الأكثر وفرة
- حيث أن الهيدروجين يكون العنصر الأكثر وفرة بالكون ، والذي يمثل ما يقرب من حوالي 3/4 من كل المواد.
- كما أنه بأي مكان يوجد الماء (H 2 O) عندك الهيدروجين والأكسجين.
يحتوي الهيدروجين على أعلى محتوى للطاقة
- إذ أن محتوى الطاقة من الهيدروجين هو أعلى وحدة لكل وزن من أي وقود.
- لهذا فهي تقدم “الدوي الأكثر أهمية”. حينما ينقسم الماء إلى HHO .
- حيث أنه يعرف باسم oxyhydrogen أو Brown’s Gas ، فإنه يصير وقودًا عالي الكفاءة.
الهيدروجين غير الملوث
- حيث أن الناتج الثانوي الوحيد للهيدروجين حينما يحترق هو الحرارة والماء.
الهيدروجين هو مصدر الوقود المتجدد
- حيث أن الهيدروجين وفير للغاية، والحيلة هي كسر جزيئات الماء للأسفل لتحريرها.
تقليل الاعتماد على النفط الأجنبي
- حيث أنه سوف يخفف إلى حد كبير من استيراد الطلب على النفط غالي الثمن من بلدنا.
سلبيات خلايا الوقود
رغم الإيجابيات بتلك الخلايا، لكن أيضاً هناك سلبيات من بينها جميع ما يلي:
- الهيدروجين في الوقت الحالي مكلف جداً ، ليس لأنه نادر ولكن لأنه من الصعب توليده ومعالجته وتخزينه.
- هذا بجانب أن هذا الأمر الذي يحتاج إلى وجود خزانات ضخمة وثقيلة مثل هذه المتعلقة بالغاز الطبيعي المضغوط (CNG) أو الزجاجات العازلة المعقدة إن تم تخزينها كسوائل مبردة كالغاز الطبيعي المسال (LNG).
- هذا بجانب أنه من الممكن تخزينه كذلك عند درجات حرارة وضغوط معتدلة بخزان يشتمل على ماص هيدريد فلز أو ماص الكربون.
- كما أن ذلك على الرغم من أنها غالية الثمن في هذا الوقت الجاري.