محرك الاحتراق الداخلي الهيدروجيني ، الذي يستخدم الهيدروجين كوقود.

تاريخ محركات الهيدروجين

ويستخدم نحو 45 في المائة من المنتجات النفطية في العالم كوقود للسيارات. واحتياطيات النفط محدودة وليست قابلة للتجديد ، ولذلك فإن البحث عن مصدر عالمي للطاقة ، الذي يمكن الحصول عليه بكميات غير محدودة من الناحية التقليدية ، هو أمر ذو صلة بالتأكيد.

ويعتبر الهيدروجين كوقود للمحركات من بين أكثر المواد الواعدة. ومخزونات الهيدروجين على الأرض لا تنضب عمليا ، لأنها متاحة بسهولة من المياه المشتركة. إن تخزين ونقل هذا الغاز أمر صعب ، ولكنه ممكن عمليا. والأهم من ذلك ، أنه مع جماهير متساوية ، يتم تخصيص الهيدروجين ثلاث مرات طاقة أكثر من البنزين.

وقد صدرت أول شهادة براءة اختراع هيدروجينية في إنجلترا عام 1841. في عام 1852 ، تم بناء محرك الاحتراق الداخلي في ألمانيا ، تشغيل على خليط من الهيدروجين والهواء ، وتم تركيب صبيرين زيبلن في زيبلن بخليط من الغاز الخفيف بنسبة 50 في المائة من الهيدروجين.

واستؤنف الاهتمام بالمحركات التي تعمل بوقود الهيدروجين في سبعينات القرن الماضي ، مع ظهور أزمة الوقود والطاقة.

ففي نهاية أزمة النفط ، لم يختف الاهتمام بمصادر الطاقة البديلة. وفي الوقت الحاضر ، فإن المدافعين عن البيئة الذين يقاتلون من أجل الحد من الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي يجري تسخينه بشكل مكثف من جانبه. وبالإضافة إلى ذلك ، أسهم الارتفاع المستمر في أسعار الطاقة ورغبة العديد من البلدان في الحصول على استقلال الوقود في استمرار الدراسات النظرية والعملية لتطبيقات الهيدروجين في المركبات.

جنرال موتورز ، هوندا موتور ، فورد موتور ، بي إم دبليو ، وغيرها هي أكثر البحوث نشاطا في تطوير محرك الهيدروجين.

الأنواع ومبدأ التشغيل للمحركات التي تعمل بوقود الهيدروجين

وينقسم نظام الدفع الحديث إلى نوعين : المحركات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الكهربائية من خلايا وقود الهيدروجين ومحركات الاحتراق الداخلي على الهيدروجين.

نظم خلايا وقود الهيدروجين

ويستند مبدأ تشغيل الخلايا الوقودية إلى تفاعل كيميائي-كيميائي. في الواقع ، خلايا الوقود مثل بطاريات الرصاص الحمضية والفرق هو أن خلية الوقود التابعة للجنة الوطنية لمكافحة المخدرات هي أعلى بكثير من البطارية وأنها تمثل 45 في المائة أو أكثر.

وقد تم تركيب غشاء لا يوجد به سوى البروتونات في خلية وقود الهيدروجينية والأكسجين. ويفصل بين الزنازين والأقطاب والأنود والصعق. وقد تم وضع الهيدروجين في الخلية اليوية ، والأكسجين هو في الخلية. كل قطب كهربائي محفز بمحفزات ، على سبيل المثال ، البلاتين. الهيدروجين الجزيئي تحت تأثير عامل حفاز بسبب (انودي) يفقد الالكترونات ويتم تنفيذ البروتونات من خلال الغشاء إلى الكاتون ، ويكون العامل المحفز متصل بالإلكترونات (تدفق الإلكترونات من الخارج) ، مما يؤدي إلى الماء. إن الإلكترونات من غرفة اليكود تذهب إلى الدائرة الكهربائية التي ترتبط بالمحرك ، وهذا هو ، باللغة المحلية ، يتم تشكيل التيار الكهربائي ويتم توليد المحرك الكهربائي.

وعينات مركبات الوقود الحالية هي "نيفا" مع محطة الطاقة "Antel-1" و "Lada 111" باستخدام "Antel-2" التي طورها مهندسو أوروال. ويمكن استخدام السيارة الاولى لرسم واحد على بعد 200 كم ويمكن ان تكون الثانية 350 كيلومترا.

الهيدروجين محرك الاحتراق الداخلي

عند استخدام الهيدروجين في محرك الاحتراق الداخلي التقليدي ، ينشأ عدد من المشاكل. أولا ، عند درجة حرارة عالية وضغط ، يأتي الهيدروجين كرد فعل مع المعدن الذي صنعت منه المحرك ، وحتى مع زيت المحرك. وبالإضافة إلى ذلك ، فإنه في حالة حدوث تسرب طفيف في الاتصال بعادم ساخن ، فإنه سيكون مضاءة حتما. لذلك ، بالمناسبة ، تستخدم الهيدروجين من قبل المحركات الدوارة ، والتي صممت لتكون العادم النائي المتعدد لعوادم ، مما يجعل من الممكن التخلص من مخاطر الاشتعال. ومع ذلك ، فإن كل هذه المشاكل ، بما في ذلك الحاجة إلى تغيير نظام الإشعال ، هي بطريقة أو بأخرى ، مما يسمح للمهندسين بالتفكير في استخدام الهيدروجين كوقود للوقود.

إن الهيدروجين للهيدروجين لديه كفاءة أقل من محركات خلايا الوقود ، ولكن حقيقة أن أقل من البنزين مطلوبة لتوليد 1 كيلو واط من الطاقة الهيدروجينية مسموح لها أن تقبل بكفاءة أقل.

ويمكن أن يكون المثال الجيد للسيارة التي تعمل بالهيدروجين هي سيارة سيدان بي إم دبليو 750HL التجريبية التي تنتجها مجموعة محدودة وتكون متاحة للعملاء. ولديها محرك من 12 أسطوانة يتم تشغيله على وقود الصواريخ (هيدروجين + أوكسجين) لتفريق ما يصل إلى 140 كيلومتر مربع.

يتم تخزين الهيدروجين المسال في خزان خاص بدرجة حرارة منخفضة. ويبعد عرض الهيدروجين حوالى 300 كم. اذا تم استخدامه ، سيقوم المحرك آليا بالتحول الى الطاقة من خزان البنزين الاضافي. ويعادل سعر هيدروجين (BMW) 7 دولارات لقيمة المعيار 7 ويبلغ نحو 000 93 دولار.

المشاكل والتحديات المتعلقة بتطوير المحركات التي تعمل بوقود الهيدروجين

وهناك عدد من العقبات التكنولوجية والبيئية التي تعترض التحول الهائل إلى الهيدروجين باعتباره وقودا.

إن إنتاج وقود الهيدروجين أكثر تكلفة بأربع مرات اليوم من إنتاج البنزين.

ولا تزال عملية إخراج الهيدروجين من الماء مكلفة للغاية. ولذلك ، فإن الجزء الأكبر من الحجم ينتج حاليا من الميثان.  ويرتبط النقل والتخزين بارتفاع التكاليف.

وفي حالة الانتشار الواسع النطاق لمحطات الطاقة هذه ، فإن الهيدروجين يزد بشكل كبير في الغلاف الجوي ، مما قد يؤدي إلى استنفاد طبقة الأوزون في الأرض ، حيث تطلق انبعاثات الهيدروجين أكاسيد النيتروجين أكثر بكثير من البنزين.

ولا ينظر إلى مستوى العائد التجاري لمحطات توليد الطاقة هذه إلا على المدى الطويل.

ومع ذلك ، فإن المشاكل نفسها حدثت بالضبط أثناء تطوير محركات البنزين والكهرباء والغاز. وأعرب عن أمله في أن يتغير الوضع خلال فترة تتراوح بين 15 و 20 عاما ، وأن يصبح ظهور سيارة هيدروجينية على الطرق أمرا روتينيا.




أضف تعليق

كود امني
تحديث