مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية

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 تتعلق بخلايا الوقود الهيدروجينية، مثل أنواعها، وفيما يلي مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية

من أهم مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية هي قدرتها على إنتاج الهيدروجين الأخضر والأكسجين من الماء، كما أنها تعتمد على مجموعة من مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والأمواج والطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين كوقود لتوليد الطاقة المتجددة 

ومن مزاياها أيضا، أنها مصدر فريد للطاقة النظيفة التي يمكن أن تنتج الحرارة، والمنتجات الثانوية الوحيدة لها هي المياه، ومن تفاصيل مزاياها: الأسباب الرئيسية لاستخدام الهيدروجين بشكل كبير في وقود الصواريخ

• متجددة ومتوفرة بسهولة

يعد الهيدروجين العنصر الأكثر وفرة في الكون، وعلى الرغم من التحديات المتعلقة باستخراجه من الماء، فهو مصدر فريد ومتجدد للطاقة، ويعد مثاليًا لتلبية احتياجاتنا المستقبلية لإمدادات الحرارة والطاقة المتجددة والخالية من الكربون.

يعد الهيدروجين مصدرًا نظيفًا ومرنًا لدعم استراتيجيات الطاقة الخالية من الكربون.

توفر خلايا وقود الهيدروجين مصدر طاقة نظيفة بطبيعتها، دون أن تتسبب في أي تأثير بيئي ضار أثناء التشغيل، حيث تكون المنتجات الثانوية ببساطة الحرارة والماء.  

بالمقابل للوقود الحيوي أو الطاقة الكهرومائية، إن إنتاج الهيدروجين لا يتطلب مساحات شاسعة من الأرض. في الواقع، تعمل ناسا حتى على استخدام الهيدروجين كمورد، مع استخدام المياه المنتجة كمنتج ثانوي للشرب 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.  

تلعب إنتاج وتخزين واستخدام الهيدروجين دورا مهما في تعزيز تطوير الطاقة المتجددة، حيث يمكن توازن أساليب الإمداد المتقطع مع احتياجات المستخدم النهائي، وتجنب الحاجة إلى استثمارات كبيرة في تحسين البنية التحتية للشبكة

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

يحتوي الهيدروجين على أعلى محتوى للطاقة من أي وقود شائع من حيث الوزن، حيث يحتوي الهيدروجين الغازي والسائل عالي الضغط على حوالي ثلاثة أضعاف كثافة الطاقة الجاذبية (حوالي 120 ميجاجول/كغم) من الديزل والغاز الطبيعي المسال، ويتميز بكثافة طاقة حجمية مماثلة للغاز الطبيعي.

• تتميز بكفاءة عالية مقارنةً بغيرها من مصادر الطاقة

 تعتبر خلايا وقود الهيدروجين أكثر كفاءة من العديد من مصادر الطاقة الأخرى، بما في ذلك الحلول الخضراء، حيث تسمح هذه الكفاءة بإنتاج المزيد من الطاقة لكل وحدة وزن من الوقود  

على سبيل المثال، يتم إنتاج الطاقة التقليدية التي تعتمد على الاحتراق الكهربائي بفعالية تتراوح بين 33٪ إلى 35٪ مقارنة بنسبة تصل إلى 65٪ لخلايا وقود الهيدروجين  

ينطبق الأمر نفسه على المركبات، حيث تستخدم خلايا وقود الهيدروجين 40-60٪ من طاقة الوقود، وتقدم أيضًا انخفاضًا بنسبة النصف في استهلاك الوقود.

•  انبعاثات منعدمة تقريبًا

 لا يتم إصدار انبعاثات الغازات الدفيئة عند استخدام خلايا الوقود الهيدروجيني كما يحدث في مصادر الوقود الأحفوري، وبالتالي يتم تقليل التلوث وتحسين جودة الهواء نتيجة لاستخدام خلايا الوقود الهيدروجيني

•  يقلل من آثار الكربون

 مع عدم وجود انبعاثات تقريباً، لا تطلق خلايا وقود الهيدروجين غازات الاحتباس الحراري، مما يعني أنها لا تحتوي على بصمة كربونية أثناء الاستخدام، وهذا هو من أهم ميزات خلايا الوقود الهيدروجينية.

• يوفر الوقت لشحن سريع

 عملية شحن خلايا وقود الهيدروجين تتم بسرعة هائلة، تشبه سرعة شحن مركبات المحركات الاحتراقية التقليدية (ICE)، وتكون أسرع بشكل ملحوظ مقارنة بالمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية.  

عندما تتطلب السيارات الكهربائية ما بين 30 دقيقة ونصف ساعة للشحن، يمكن شحن خلايا وقود الهيدروجين في أقل من 5 دقائق  

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

لماذا يفضل استخدام خلايا الوقود الهيدروجيني

• لا تسبب ضوضاء

 لا تسبب خلايا وقود الهيدروجين التلوث الضوضائي كمصادر الطاقة المتجددة الأخرى، مثل طاقة الرياح، مما يجعل المركبات التي تعمل بالهيدروجين، مثل السيارات الكهربائية، أكثر هدوءا من تلك التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي التقليدية

• لا تسبب تلوث بصري

 يمكن أن تشكل بعض مصادر الطاقة المنخفضة بالكربون، مثل طاقة الرياح ومحطات الطاقة التي تستخدم الوقود الحيوي، خيارًا مثاليًا من الناحية الجمالية، وخلايا وقود الهيدروجين لا تتطلب نفس المساحة، مما يعني وجود تلوث بصري أقل أيضًا.

• أوقات الاستخدام الطويلة

 خلايا وقود الهيدروجين” توفر كفاءة أعلى في استخدام الوقت، حيث يتمتع المركب الهيدروجيني بنفس المدى الذي يتوفر في المركبات التي تستخدم الوقود الأحفوري (حوالي 300 ميل). وهذا يفوق ما يقدمه حاليا المركبات الكهربائية، التي تم تطويرها بشكل متزايد باستخدام خلايا الوقود كوسيلة لتوسيع المدى.  

على عكس المركبات الكهربائية، لا تتأثر خلايا وقود الهيدروجين بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة الخارجية ولا تتدهور في الأحوال الجوية الباردة، وتزداد هذه الميزة أكثر عندما تكون متصلة بأوقات الشحن القصيرة.

• مثالي للاستخدام في المناطق النائية

 في الأماكن التي تسمح الظروف المحلية، يمكن أن يكون توافر الهيدروجين كبديل للطاقة والتدفئة التي تعتمد على الديزل في المناطق النائية. ولن يؤدي ذلك فقط إلى تقليل الحاجة إلى نقل الوقود، بل سيساهم أيضا في تحسين حياة الأشخاص الذين يعيشون في مناطق بعيدة، من خلال توفير وقود نظيف مشتق من مصدر طبيعي سهل الحصول عليه

• 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

 يمتلك خلايا وقود الهيدروجين القدرة على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري من قبل الدول، وهذا سيساعد في تعزيز طابع الديمقراطية في إمدادات الطاقة على مستوى العالم. سيكون لهذا الاستقلال المتزايد فوائد كبيرة للعديد من البلدان التي تعتمد حاليا على الوقود الأحفوري. بالطبع، سيسهم ذلك أيضا في تجنب مشكلة ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري نظرا للانخفاض في المخزون.