يتسابق العالم اليوم نحو مستقبل الطاقة المستدامة. ورغم أن الفائز النهائي غير معروف، إلا أن الهيدروجين برز كمرشح قوي، موفرًا إمكانيات عديدة لإنتاج الطاقة وتوزيعها وتطبيقها. ولحل لغز تسمية "مزايا خلايا الوقود"، دعونا نبدأ بماهية خلايا الوقود وأنواعها، ثم نستكشف مزاياها وعيوبها.
خلايا الوقود موجودة منذ أكثر من 150 عامًا، وهي مصدر طاقة دائم، آمن بيئيًا، ومتوفر باستمرار. فلماذا لا تُستخدم في كل مكان حتى الآن؟ حتى وقت قريب، كان السبب هو تكلفتها. كانت تكلفة تصنيع الخلايا باهظة للغاية، لكن هذا لم يعد الحال.
ما هي خلية الوقود؟
خلية الوقود هي جهاز كهروكيميائي يحول الطاقة الكيميائية إلى تيار كهربائي قابل للاستخدامتحتوي كل خلية وقود على قطبين كهربائيين يُعرفان بالأنود والكاثود. وتُجرى التفاعلات المُولِّدة للكهرباء على هذين القطبين.
تحتوي كل خلية وقود أيضًا على إلكتروليت ينقل الجسيمات المشحونة كهربائيًا من قطب كهربائي إلى آخر، بالإضافة إلى محفز يُسرّع التفاعلات عند الأقطاب. على الرغم من أن الهيدروجين هو الوقود الأساسي، إلا أن خلايا الوقود تتطلب أيضًا الأكسجين. ومن أبرز مزايا خلايا الوقود أنها تُنتج كمية قليلة جدًا من الأكسجين. التلوث في نهاية المطاف، يختلط الكثير من الهيدروجين والأكسجين اللازمين لإنتاج الطاقة لتكوين منتج ثانوي غير ضار، وهو الماء في المقام الأول.
تُنتج خلية وقود واحدة كميةً ضئيلةً من كهرباء التيار المستمر. عمليًا، غالبًا ما تُركّب خلايا وقود متعددة معًا. المفاهيم هي نفسها سواءً في خلية واحدة أو في مجموعة. بعد ذلك، دعونا نستكشف مزايا وعيوب خلايا الوقود.
4 مزايا وعيوب خلايا الوقود
اخترع السير ويليام روبرت غروف، وهو قاضٍ ومخترع وعالم ويلزي، أول خلية وقود عام ١٨٣٩. وقد أنتج الكهرباء والماء عن طريق دمج الهيدروجين والأكسجين في وجود إلكتروليت. إلا أن هذا الابتكار، الذي عُرف لاحقًا بخلية الوقود، لم يُولّد كهرباء كافية للاستخدام. لذا، دعونا نستعرض بعضًا من خلايا الوقود. المميزات والعيوب.
المزايا
1. لا حاجة لإعادة الشحن
لا تحتاج خلية الوقود إلى إعادة شحن، بل يمكنها إنتاج الطاقة حتى يتم تزويدها بالوقود.
2. لا مشاكل صحية
لا تشكل خلايا الوقود خطورة ولا تسبب مشاكل صحية لأنها لا تنتج دخانًا أو ضبابًا دخانيًا أثناء تشغيلها.
3. فعالة
تتميز خلايا الوقود بكفاءة عالية، إذ يمكنها تحويل الطاقة الكيميائية مباشرةً إلى طاقة كهربائية. وبالمقارنة مع البدائل الأخرى المتاحة في السوق، فإن كفاءة خلايا الوقود أعلى بنسبة 60%.
4. خالية من التلوث
لا تُؤثر خلايا الوقود سلبًا على تلوث الهواء. وهذه إحدى أبرز مزاياها. ولأنها لا تحتوي على أجزاء ميكانيكية، فهي صامتة تمامًا، وبالتالي لا تُسبب تلوثًا ضوضائيًا.
إذا تم استخدام الهيدروجين كوقود مدخل، فإن المنتجات الثانوية الوحيدة التي يتم ملاحظتها هي الماء والحرارة والكهرباء، مما يؤدي إلى أقصى قدر من الكفاءة وعدم انبعاث المواد الضارة.
عيوب
1. باهظة الثمن وغير طويلة الأمد
كما هو الحال مع مزايا خلايا الوقود، لها عيوبها أيضًا. فهي باهظة الثمن، وعمرها الافتراضي أقصر.
2. من الصعب تخزينها
من الصعب تخزين خلايا الوقود لأن الوقود المستخدم في الخلايا يجب أن يُحفظ عند درجة حرارة ومستوى ضغط محددين.
3. غير آمن وخطير
الهيدروجين وقود شديد الاشتعال، مما يثير مخاوف واضحة تتعلق بالسلامة. يحترق غاز الهيدروجين في الهواء بتركيزات تتراوح بين 4% و75%.
4. من الصعب استخراجه
على الرغم من كونه العنصر الأكثر وفرةً في الكون، إلا أن الهيدروجين لا يوجد بمفرده، لذا يجب جمعه من الماء بالتحليل الكهربائي أو عزله من الوقود الأحفوري الكربوني. يتطلب كلا النهجين كميةً كبيرةً من الطاقة لإتمامهما.
قد تكون هذه الطاقة أكثر تكلفةً من تلك المُستخلصة من الهيدروجين نفسه. علاوةً على ذلك، في غياب التقاط الكربون وتخزينه، غالبًا ما يتطلب هذا الاستخراج استخدام الوقود الأحفوري، مما يُقوّض المصداقية البيئية للهيدروجين.
ما هي أنواع خلايا الوقود المختلفة؟
بعد أن تعرفنا على مزايا وعيوب خلايا الوقود، لنتعرف أيضًا على أنواعها المختلفة. الفرق الرئيسي بينها هو: نوع الإلكتروليت المستخدم. يحدد هذا التصنيف نوع:
- العمليات الكهروكيميائية التي تحدث في الخلية
- نوع المحفزات المطلوبة
- نطاق درجة الحرارة التي تعمل فيها الخلية
- الوقود المطلوب، والمعايير الأخرى.
تؤثر هذه الخصائص بدورها على التطبيقات الأنسب لهذه الخلايا. يجري حاليًا تطوير أنواع عديدة من خلايا الوقود، ولكل منها مزاياها وعيوبها وتطبيقاتها المحتملة. تعرّف على المزيد حول أنواع خلايا الوقود أدناه.
1. خلايا وقود البوليمر ذات الغشاء الإلكتروليتي
غشاء إلكتروليت البوليمر (PEM) خلايا الوقود، والمعروفة أيضًا باسم خلايا وقود غشاء تبادل البروتون، لديها كثافة طاقة عالية ووزن وحجم منخفضين بالمقارنة مع خلايا الوقود التقليدية، فإن إلكتروليت خلايا وقود PEM هو بوليمر صلب، والأقطاب الكهربائية مصنوعة من كربون مسامي مع محفز من البلاتين أو سبيكة البلاتين. وتحتاج ببساطة إلى الهيدروجين والأكسجين من الهواء والماء لتعمل. وتُشغّل عادةً بالهيدروجين النقي المُخزّن في خزانات التخزين أو المُصلحات.
خلايا وقود PEM وظيفة في درجات الحرارة المنخفضةعادةً ما تكون درجة حرارة التشغيل منخفضة، حوالي 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت). يُمكّن التشغيل في درجات حرارة منخفضة من بدء التشغيل بسرعة (مع تقليل وقت الإحماء)، ويؤدي إلى تقليل تآكل مكونات النظام، مما يزيد من متانته. ومع ذلك، يتطلب ذلك استخدام محفز من معادن نبيلة (عادةً البلاتين) لفصل إلكترونات وبروتونات الهيدروجين، مما يرفع تكلفة النظام. ولأن محفز البلاتين حساسٌ بشكلٍ خاص للتسمم بأول أكسيد الكربون، يلزم مفاعل إضافي لإزالة أول أكسيد الكربون من غاز الوقود إذا تم إنتاج الهيدروجين من وقود هيدروكربوني. هذا المفاعل مكلف أيضًا.
خلايا وقود PEM هي في الغالب العاملين في النقل وبعض التطبيقات الثابتة. تُعد خلايا وقود PEM مناسبة بشكل خاص للاستخدام في تطبيقات السيارات، مثل السيارات والحافلات والشاحنات الثقيلة.
2. خلايا وقود الميثانول المباشر
تعمل معظم خلايا الوقود بالهيدروجين، والذي يمكن إدخاله مباشرةً إلى النظام أو إنتاجه داخله عن طريق إعادة تشكيل الوقود الغني بالهيدروجين مثل الميثانول والإيثانول والهيدروكربونات. ومع ذلك، فإن خلايا وقود الميثانول المباشرة (DMFCs) يعمل بالميثانول النقي، والذي يتم دمجه عادة مع الماء وتوصيله مباشرة إلى أنود خلية الوقود.
لأن الميثانول له كثافة طاقة أعلى من الهيدروجين، وإن كانت أقل من البنزين أو وقود الديزل. تتجنب خلايا وقود الميثانول المباشر العديد من مشاكل تخزين الوقود التي تُعاني منها بعض أنظمة خلايا الوقود. ولأن الميثانول سائل، مثل البنزين، فإنه أسهل في النقل والتوصيل إلى الجمهور باستخدام بنيتنا التحتية الحالية. تُستخدم خلايا وقود الميثانول المباشر بشكل متكرر لتشغيل تطبيقات خلايا الوقود المحمولة، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
3. خلايا الوقود القلوي
كانت خلايا الوقود القلوية (AFCs) من أوائل تقنيات خلايا الوقود المُخترعة، وكانت أول نوع يُستخدم على نطاق واسع في برنامج الفضاء الأمريكي لتوليد الطاقة الكهربائية والماء على متن المركبات الفضائية. الإلكتروليت في خلايا الوقود هذه هو محلول هيدروكسيد البوتاسيوم في الماءويمكن أن يكون الأنود والكاثود عددًا من المعادن غير الثمينة.
أحد التحديات المهمة لهذا النوع من خلايا الوقود هو أنه عرضة لل التسمم بثاني أكسيد الكربون (CO2). في الواقع، حتى الكميات الضئيلة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء الخلية ومتانتها بسبب إنتاج الكربونات. يمكن تشغيل الخلايا القلوية ذات الإلكتروليتات السائلة في وضع إعادة التدوير، مما يسمح بتجديد الإلكتروليت للمساعدة في تقليل آثار إنتاج الكربونات في الإلكتروليت، ولكنه يُدخل أيضًا صعوبات في تيار التحويل.
قضايا إضافية تشمل التحديات التي تواجه أنظمة الإلكتروليت السائل قابلية البلل، وزيادة التآكل، وصعوبة التحكم في الضغوط التفاضلية. تُعالج خلايا الوقود الغشائية القلوية (AMFCs) هذه الصعوبات، فهي أقل عرضة للتسمم بثاني أكسيد الكربون مقارنةً بخلايا الوقود الغشائية القلوية السائلة. ومع ذلك، لا يزال ثاني أكسيد الكربون يؤثر على الأداء، ويتخلف أداء ومتانة خلايا الوقود الغشائية القلوية عن أداء ومتانة خلايا الوقود الغشائية القلوية (PEMFCs).
يتم دراسة AMFCs التطبيقات تتراوح من واط إلى كيلو واط. تُعدُّ القدرة على تحمل ثاني أكسيد الكربون، وموصلية الغشاء ومتانته، والتشغيل في درجات حرارة أعلى، وإدارة المياه، وكثافة الطاقة، والتحفيز الكهربائي للأنود، من التحديات التي تواجه خلايا الوقود النانوية.
4. خلايا حمض الفوسفوريك
مراكز أبحاث الطيران استخدام حمض الفوسفوريك السائل كإلكتروليت (يُحفظ الحمض في مصفوفة من كربيد السيليكون مرتبطة بالتفلون) وأقطاب كربون مسامية مع محفز بلاتيني. يوضح الرسم البياني على اليمين التفاعلات الكهروكيميائية التي تحدث في الخلية.
PAFC هي يعتبر خلية وقود معاصرة من "الجيل الأول". وهي من أكثر أنواع الخلايا تطورًا وأولها تسويقًا. على الرغم من أن هذا النوع من خلايا الوقود يُستخدم عادةً لتوليد الطاقة الثابتة، إلا أن بعض خلايا الوقود النشطة استُخدمت لتشغيل المركبات الكبيرة مثل حافلات المدن.
PAFCs هي أكثر مقاومة تُعدّ خلايا الوقود الأحفوري المُعاد تدويره أقل عرضة للشوائب من خلايا PEM، التي تتعرّض بسهولة لتسمم أول أكسيد الكربون لارتباطه بمحفز البلاتين عند المصعد، مما يُقلل من كفاءة خلية الوقود. تتجاوز كفاءة خلايا الوقود الأحفوري المُعاد تدويره 85% عند استخدامها لتوليد الكهرباء والحرارة، لكنها أقل كفاءة عند استخدامها لتوليد الكهرباء فقط (37%-42%).
استخدم كفاءة كفاءة خلايا الوقود المحفزة بالبلاتين أعلى بقليل من كفاءة محطات الطاقة التي تعمل بالاحتراق، والتي تعمل عادةً بكفاءة حوالي 33%. وبالنظر إلى الوزن والحجم المتساويين، فإن خلايا الوقود المحفزة بالبلاتين أقل قوة من خلايا الوقود الأخرى. ولذلك، عادةً ما تكون خلايا الوقود هذه كبيرة وثقيلة. كما أن خلايا الوقود المحفزة بالبلاتين باهظة الثمن، إذ تتطلب كميات أكبر بكثير من محفزات البلاتين مقارنةً بأنواع خلايا الوقود الأخرى، مما يرفع تكلفتها.
5. خلايا الوقود للكربونات المنصهرة
تُطوَّر خلايا وقود الكربونات المنصهرة (MCFCs) لمحطات الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي والفحم، بالإضافة إلى الاستخدامات الكهربائية والصناعية والعسكرية. خلايا وقود الكربونات المنصهرة هي خلايا وقود عالية الحرارة. استخدم إلكتروليتًا مكونًا من أملاح الكربونات المنصهرة يطفو في مصفوفة أكسيد الليثيوم والألومنيوم الخزفية المسامية والخاملة كيميائيًا. يمكن استخدام المعادن غير الثمينة كمحفزات عند الأنود والكاثود، إذ تعمل عند درجات حرارة عالية تصل إلى 650 درجة مئوية (حوالي 1,200 درجة فهرنهايت).
سبب آخر يجعل خلايا الوقود التي تعمل بحمض الفوسفوريك توفر وفورات كبيرة في التكلفة مقارنة بخلايا الوقود التي تعمل بحمض الفوسفوريك هو تحسين كفاءةعند دمجها مع توربين، يمكن لخلايا وقود الكربونات المنصهرة تحقيق كفاءة تقترب من 65%، وهي أعلى بكثير من كفاءة خلايا وقود حمض الفوسفوريك التي تتراوح بين 37% و42%. ويمكن أن تتجاوز كفاءة الوقود الإجمالية 85% عند استعادة الحرارة المهدرة والاستفادة منها.
مركبات الكربون الكلورية فلورية لا تتطلب مصلحًا خارجيًا لتحويل الغاز الطبيعي والغاز الحيوي إلى هيدروجين. ولأن مركبات الكربون الكلورية فلورية تعمل في درجات حرارة عالية، فإن الميثان والهيدروكربونات الخفيفة الأخرى في هذه الأنواع من الوقود تتحول إلى هيدروجين داخل خلية الوقود نفسها عبر عملية تُعرف بالإصلاح الداخلي، مما يوفر المال أيضًا.
إن الجانب السلبي الأساسي لتكنولوجيا MCFC الحالية هو عمر قصيرتُسرّع درجات حرارة التشغيل العالية لهذه الخلايا، بالإضافة إلى الإلكتروليت الكاوي المُستخدم، من تآكل المكونات وتلفها، مما يُقلل من عمرها الافتراضي. ويُجري العلماء حاليًا أبحاثًا على مواد مقاومة للتآكل تُستخدم في المكونات، بالإضافة إلى تصميمات لخلايا الوقود تُضاعف عمر الخلية من 40,000 ساعة (خمس سنوات) الحالية دون المساس بالأداء.
6. خلايا وقود الأكسيد الصلب
في خلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFCs)، الإلكتروليت عبارة عن مادة سيراميكية كثيفة وغير مساميةتُحوّل خلايا الوقود الصلبة الصلبة (SOFCs) الوقود إلى كهرباء بكفاءة تبلغ حوالي 60%. ويمكن أن تتجاوز كفاءة استخدام الوقود الإجمالية 85% في الأنظمة المصممة لالتقاط الحرارة المهدرة والاستفادة منها (التوليد المشترك).
مركبات الكربون الكلورية فلورية تعمل في درجات حرارة عالية للغايةتصل درجة الحرارة إلى 1,000 درجة مئوية (1,830 درجة فهرنهايت). يُغني التشغيل في درجات حرارة عالية عن استخدام محفز معدني ثمين، مما يُخفض التكاليف. كما يُمكّن مركبات الوقود الصلبة (SOFCs) من إصلاح الوقود داخليًا، مما يسمح لها باستخدام مجموعة أوسع من أنواع الوقود، ويُقلل من تكلفة إضافة مُصلح إلى النظام.
تُعد خلايا الوقود SOFCs أكثر أنواع خلايا الوقود مقاومةً للكبريت، إذ تتحمل كمياتٍ من الكبريت تفوق بكثير أنواع الخلايا الأخرى. علاوةً على ذلك، لا تتأثر بأول أكسيد الكربون، الذي يُمكن استخدامه كوقود. تُمكّن هذه الخاصية خلايا SOFCs من استخدام الغاز الطبيعي والغاز الحيوي والغازات المشتقة من الفحم. إلا أن هناك عيوبًا في التشغيل في درجات حرارة عالية.
يتسبب ذلك في تأخير بدء التشغيل ويتطلب درعًا حراريًا مكثفًا للحفاظ على الحرارة وحماية الموظفين، وهو أمر جيد لأغراض المرافق العامة، ولكنه ليس كذلك للنقل. نظرًا لـ درجات حرارة التشغيل العاليةيجب أن تستوفي المواد معايير متانة صارمة. تكمن الصعوبة التقنية الرئيسية لهذه التقنية في تطوير مواد منخفضة التكلفة ذات قدرة تحمل عالية في درجات حرارة تشغيل الخلايا.
يدرس العلماء حاليًا إمكانية بناء خلايا وقود سائلة كربونية صلبة منخفضة الحرارة تعمل عند 700 درجة مئوية أو أقل، وتتميز بمتانة أقل، وتكلفة أقل. لم تُضاهي خلايا الوقود السائلة الصلبة منخفضة الحرارة أداء الأنظمة ذات درجات الحرارة الأعلى بعد، ولا تزال مواد التكديس اللازمة لهذا النطاق المنخفض من درجات الحرارة قيد التطوير.
7. خلايا الوقود القابلة للعكس
خلايا الوقود القابلة للعكس، مثل خلايا الوقود التقليدية، تُنتج الكهرباء من الهيدروجين والأكسجين، وتُنتج أيضًا الحرارة والماء كنواتج ثانوية. أما أنظمة خلايا الوقود القابلة للعكس، فهي: يمكن استخدام الكهرباء من الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو مصادر أخرى لتقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين من خلال عملية تعرف باسم التحليل الكهربائي.
يمكن لخلايا الوقود القابلة للعكس إنتاج الكهرباء عند الحاجة، ولكن خلال فترات إنتاج الطاقة العالية من تقنيات أخرى (على سبيل المثال، عندما تؤدي الرياح العاتية إلى فائض من طاقة الرياح المتاحة)، يمكن لخلايا الوقود القابلة للعكس تخزين الطاقة الزائدة على شكل هيدروجين. تتمتع هذه القدرة على تخزين الطاقة بإمكانية إحداث نقلة نوعية في تكنولوجيا الطاقة المتجددة المتقطعة. بعد ذلك، دعونا نتعرف على مبدأ عمل خلايا الوقود.
انظر أيضا: أفضل 3 أسهم للطاقة الخضراء في الهند
ما هو مبدأ عمل خلية الوقود؟
بعد التعرف على مزايا خلايا الوقود، يجب عليك أيضًا التعرف على مبدأ عملها. خلية الوقود هي صنع من قطبان كهربائيان، أنود وكاثود، يفصل بينهما غشاء إلكتروليت. يمكن استخدام الهيدروجين والميثان والإيثان والإيثانول وأنواع أخرى من الوقود العضوي في خلية الوقود لتوليد الكهرباء. هذه الوقود يتعرض للاحتراق غير الكامل وينبعث منه الحرارة كمنتج ثانوي. معظم هذه التفاعلات هي تفاعلات أكسدة واختزال بطبيعتها، وتُنتج الماء وثاني أكسيد الكربون كمنتجين ثانويين.
يؤدي نقل الإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والاختزال إلى تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. توجد مادة إلكتروليتية بين القطبين. يُنقل الوقود إلى كل قطب على حدة. لنفترض أنه في خلية الوقود، يُنقل الهيدروجين إلى المصعد، ويُنقل الهواء إلى المهبط. في هذه الحالة، يميل المحفز الموجود على جانب المصعد من الخلية إلى تحليل جزيئات الهيدروجين إلى جزيئات أصغر، مثل البروتونات والإلكترونات.
يحاول كلا العنصرين الانتقال نحو الكاثود عبر مسارات مختلفة. تتبع الإلكترونات قناة خارجية إلى الكاثود، موفرةً التيار، بينما تمر البروتونات عبر غشاء الإلكتروليت إلى الكاثود، حيث تتفاعل مع جزيئات الأكسجين والإلكترونات لتكوين الماء والحرارة كنواتج ثانوية.
اقرأ أيضا: أفضل 30+ شركة للطاقة المتجددة في الهند
قائمة ببعض تطبيقات خلايا الوقود
دعونا نلقي نظرة على عشرة استخدامات لخلايا وقود الهيدروجين، بعضها قد لا تكون على علم به!
1. إدارة المستودعات: تتجه العديد من منظمات التخزين والتوزيع الكبيرة إلى استخدام خلايا وقود الهيدروجين لتشغيل الشاحنات النظيفة والرافعات الشوكية والرافعات الشوكية وغيرها من المعدات.
2. التوزيع الدولي: تتمتع خلايا الوقود بالمدى والطاقة اللازمين للنقل لمسافات طويلة والتوزيع المحلي. تُصنّع شركات نيكولا، وهيونداي، وتويوتا، وكينورث، ويو بي إس بالفعل شاحنات نصف مقطورة وشاحنات صغيرة تعمل بالهيدروجين.
3. الحافلات: تُدرس طاقة الهيدروجين لاستخدامها في مختلف وسائل النقل العام، بما في ذلك حافلات خلايا وقود الهيدروجين. وقد أجرت عدة مدن كبرى تجارب على حافلات تعمل بالهيدروجين، منها شيكاغو وفانكوفر ولندن وبكين.
4. القطارات: وصلت الآن قطارات خلايا وقود الهيدروجين إلى ألمانيا، ومن المتوقع وصول المزيد من الأنواع إلى المملكة المتحدة وفرنسا وإيطاليا واليابان وكوريا الجنوبية والولايات المتحدة على مدى السنوات الخمس المقبلة.
5. المركبات الفردية: تعمل تسع شركات كبرى لصناعة السيارات على تطوير مركبات كهربائية تعمل بخلايا وقود الهيدروجين (HFCEVs) للاستخدام الشخصي. ومن أبرز هذه الطرازات تويوتا ميراي، وهوندا كلاريتي، وهيونداي نيكسو، وبي إم دبليو آي هيدروجين نيكست.
6. الطائرات: بحثت العديد من المشاريع التجريبية، بما في ذلك النماذج الأولية لطائرتي باثفايندر وهيليوس، في استخدام خلايا وقود الهيدروجين في مجال الطيران. استخدمت هذه المركبات غير المأهولة، التي تقطع مسافات طويلة، نظامًا هجينًا مزودًا بخلايا وقود هيدروجينية تعمل بالطاقة الشمسية، مما أتاح نظريًا رحلات متواصلة ليلًا ونهارًا بلا حدود.
7. توليد الطاقة الاحتياطية: تُستخدم خلايا الوقود الثابتة في أنظمة الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) حيث يكون التشغيل المستمر أمرًا بالغ الأهمية. تتجه المستشفيات ومراكز البيانات بشكل متزايد إلى الهيدروجين لتوفير الطاقة غير المنقطعة. وقد حققت مايكروسوفت مؤخرًا نجاحًا كبيرًا في اختبار مولدات الهيدروجين الاحتياطية الجديدة، مما سمح لخادم أحد مراكز البيانات بالعمل على الهيدروجين فقط لمدة يومين.
8. توليد الطاقة المتنقلة: يوفر الهيدروجين خيارات متعددة لتوليد الطاقة المتنقلة. في الواقع، أنتجت ناسا بعضًا من أوائل خلايا وقود الهيدروجين لتشغيل الصواريخ والمكوكات الفضائية.
9. الطائرات بدون طيار: تُعيق الطاقة والمدى الذي توفره البطاريات التقليدية العديد من التطبيقات المبتكرة للطائرات بدون طيار، بدءًا من توصيل الطرود وصولًا إلى مهام البحث والإنقاذ. وتعتزم كلٌّ من الشركات العسكرية والخاصة معالجة هذه المشكلات باستخدام خلايا وقود الهيدروجين، التي يصل مداها إلى ثلاثة أضعاف مدى الأجهزة التي تعمل بالبطاريات. وتوفر خلايا الوقود نسبة طاقة إلى كتلة أعلى، ويمكن إعادة شحنها في غضون دقائق.
10. القوارب والغواصات: تُستخدم خلايا وقود الهيدروجين في تطبيقات بحرية متنوعة. حتى أن بعض القوارب، مثل سفينة "إنرجي أوبزرفر"، تُنتج هيدروجينها الخاص لنظام خلايا الوقود باستخدام الألواح الشمسية وتوربينات الرياح على متنها. تُوفر خلايا وقود الهيدروجين بديلاً عن... الطاقة النووية للغواصات العسكرية الشبحية مثل الغواصة الألمانية من طراز 212، ذات المدى الكبير، والإبحار الصامت، والحرارة العادمة القليلة.
تُعدّ خلايا الوقود بديلاً واعداً لوقود السيارات الحالي. ورغم أن بعض جوانب هذه التقنية، مثل التخزين الفعال على متن السيارة، تتطلب مزيداً من التطوير، فلا يوجد ما يمنع خلايا الوقود من أن تصبح وقود نقل مريحاً وجذاباً مثل الديزل أو البنزين اليوم. آمل أن يكون هذا المقال قد يسهّل فهم مزايا وعيوب خلايا الوقود. يُرجى مشاركة استفساراتكم في قسم التعليقات.
