موسى الزهراني
03-11-2006, 01:38 AM
خلايا الطاقة ( خلايا الوقود ) خلايا وقود الهيدروجين
http://sciencematters.berkeley.edu/archives/volume2/issue16/images/story1-2.jpg
خلايا الطاقة هي خلايا وقود الهيدروجين وهي التي تنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين والأوكسجين.
http://www.f-e-e.org/Photos-DD/DD20050419-04.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ar/0/09/Fuel-cell.gif
في العام 1839 م اخترع العالم البريطاني السير ويليام جروف William Grove بطاريات خلايا الطاقة أو خلايا وقود الهيدروجين
http://www.sil.si.edu/digitalcollections/hst/scientific-identity/thumbnails/TNSIL14-G004-03.jpg
والتي تستخدم الهيدروجين والأوكسجين مع الكترودات مصنوعة من البلاتين المسامي “المنفذ للسوائل” وحمض الكبريتيك كمادة توصل الكهرباء، والواقع أن هذه التقنية غرقت في عالم النسيان، لا سيما مع ظهور الآلات الحرارية.
http://www.arabic.arabia.msn.com/pidl/5363465/sequel31.jpg
في ستينات القرن العشرين ومع تطور الصواريخ والسيارات، أعيد اكتشاف بطاريات خلايا الطاقة لتشغل حيزاً مهماً في صناعتها واستمر الحال كذلك إلى تسعينات القرن العشرين حيث اهتمت مصانع السيارات بتطوريها كوسيلة غير ملوثة للبيئة .
http://i.n.com.com/i/ne/p/2006/HydrogenFuelPump_550x445.jpg
سيارة تعمل بوقود الهيدروجين
واليوم ومع تطور عالم الهواتف المحمولة التي تتطلب قدراً من القوة والاكتفاء، غدت بطارية خلايا الطاقة حاجة ملحة خاصة أنها قابلة للشحن خلال ثوان عدة، وأكثر عملية من بطاريات (الليثيوم - أيون) فمن منا لم يقع يوماً ضحية انقطاع المكالمة الهاتفية من هاتفه المحمول لأن بطارية الهاتف نفدت، نظراً لمحدودية كفاءتها وهو ما يعتبر بمثابة العيب الرئيسي في هواتف ال (GSM) المستخدمة في جميع أنحاء العالم.
تمكن باحثون في مختبر تطوير تكنولوجيات الطاقات التابع لهيئة الطاقة الذرية بمدينة جرونوبل الفرنسية من تطوير بطارية خلايا الطاقة (PAC) وتصغير حجمها ليصل إلى حجم قطعة نقد، والبطارية عبارة عن مولد كهروكيميائي يُغذى بالهيدروجين، ونتيجة لهذا التطور، فإنَّ كفاءة بطارية الهواتف المتحركة أي قدرتها على البقاء في حالة التشغيل ستتجاوز الشهر الكامل، كما أنَّ المرء لن يعود إلى استخدام المقبس الكهربائي لشحن البطارية، بل يتمثل الأمر هنا بتغيير خرطوشة صغيرة كما تغير خرطوشة قلم حبر مائي.
http://infotools.hfpeurope.org/energyinfos__e/hydrogen/pics/port4.jpg
هاتف جوال يعمل بخلايا وقود الهيدروجين
علاوة على ذلك، لا يحتاج المرء إلى مقبس كهربي لشحن البطارية، بل إنَّ التفاعل الداخلي بين الهيدروجين والأوكسجين لا ينتج عنه أي مواد ملوثة، بل الماء، وهوه الأمر الذي يعلق عليه مصنعو السيارات وخبراء الطاقة آمالهم منذ عدة سنوات، كبديل عن المحروقات الملوثة للبيئة.
وفكرة عمل خلية الوقود تعتمد على وجود غشاء فاصل (membrane) من الحديد سطحه مغطى بمساعد حفزي (catalyst) من البلاتنيوم (platinum) وعند دخول الهيدروجين ((H2 يعمل البلاتنيوم على فصله إلى بروتون (protons) وإلكترون (electrons) ويسمح الغشاء الفاصل بمرور البروتونات، ولا يسمح بمرور الإلكترونات التي لا تجد وسيلة للعبور إلا من خلال سلك حول الغشاء الفاصل؛ ليتولد فيض من الإلكترونات في السلك، والحصول على تيار كهربي مستمر (DC) وفي الناحية المقابلة من الغشاء يتحد الإلكترون مع البروتون مرة أخرى وفي وجود هواء جوي يتكون ماء (H2O) وحرارة.
http://www.nrel.gov/data/pix/Jpegs/12508.jpg
http://www.ballard.com/images/image_gallery/technology/pem_fuelcell.gif
والجدير بالذكر هنا هو أننا نحصل على الكهرباء غالباً من الماء إما من مساقط المياه كما في السد العالي في مصر أو من المحطات البخارية، وكذلك نحصل على الهيدروجين من الماء والكهرباء معاً بالتحليل الكهربي للماء، ثم باستخدام خلايا الوقود نحصل من الهيدروجين على الكهرباء وماء مرة أخرى، وهي دائرة شبه مغلقة ومتجددة؛ لأن المصدر الرئيسي هو الماء ولا يمكن أن تفنى أو تنتهي مثل الوقود الحفري .
وكذلك تعتبر خلايا الوقود نوعًا من أنواع تخزين الطاقة (storage energy) حيث إنها تبدأ في استخدام الكهرباء في التحليل الكهربي وتنتهي بالحصول على الكهرباء عند الاستخدام.
وعند التجريب العملي لخلايا الوقود وجد أنه تتكون في النواتج بعض من مركبات أكاسيد النيتروجين (NOX) وأكاسيد الكبريت (SOX) وهي أكاسيد ضارة جدًّا، وللتغلب عليها يمكن تركيب ممصّات لهذه الأكاسيد مع الخلية.
أما أهم مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية فهي:
1-لا يوجد تلوث أو استهلاك لمصادر الوقود: حيث إن الهيدروجين ينتج من الماء، وبالأكسدة يعود إلى ماء مره أخرى، ولا توجد أي عوادم جانبية ضارة على صحة الإنسان والبيئة.
2-آمنة للغاية: حيث إن تكنولوجيا الهيدروجين لا تحتوي على أية عناصر تسبب أية أخطار ممكنة.
3-كفاءة التشغيل عالية جدًّا: لأنها تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية بشكل مباشر مما لا يسبب أي فقد في الطاقة في أي صورة من الصور.
4-هادئة في التشغيل: لا يمكن أن تسمع لخلية الوقود أي صوت أثناء عملها.
5-عمرها أطول وصيانتها أقل.
6-يمكن التحكم في حجمها حسب الطاقة الكهربائية التي تحتاجها للتشغيل.
وتنصب الأبحاث حالياً على إيجاد تطبيقات جديدة لخلايا الوقود؛ حتى تصبح بديلًا لكل صور الطاقة الأخرى، وتكون بحق وقود المستقبل.
http://hydrogenhighway.ca.gov/images/hcars3.jpg
http://www.kakoki.co.jp/english/products/p/img/p014-4.jpg
محطة للتزود بوقود الهيدروجين
http://www.visualsunlimited.com/images/watermarked/400/400300.jpg
http://www.routemaster.org.uk/rallies_files/waterdenroad2005/fuelcellbus.jpg
سيارات باص أوروبية لنقل الركاب تعمل بوقود الهيدروجين
:z021:
http://sciencematters.berkeley.edu/archives/volume2/issue16/images/story1-2.jpg
خلايا الطاقة هي خلايا وقود الهيدروجين وهي التي تنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين والأوكسجين.
http://www.f-e-e.org/Photos-DD/DD20050419-04.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ar/0/09/Fuel-cell.gif
في العام 1839 م اخترع العالم البريطاني السير ويليام جروف William Grove بطاريات خلايا الطاقة أو خلايا وقود الهيدروجين
http://www.sil.si.edu/digitalcollections/hst/scientific-identity/thumbnails/TNSIL14-G004-03.jpg
والتي تستخدم الهيدروجين والأوكسجين مع الكترودات مصنوعة من البلاتين المسامي “المنفذ للسوائل” وحمض الكبريتيك كمادة توصل الكهرباء، والواقع أن هذه التقنية غرقت في عالم النسيان، لا سيما مع ظهور الآلات الحرارية.
http://www.arabic.arabia.msn.com/pidl/5363465/sequel31.jpg
في ستينات القرن العشرين ومع تطور الصواريخ والسيارات، أعيد اكتشاف بطاريات خلايا الطاقة لتشغل حيزاً مهماً في صناعتها واستمر الحال كذلك إلى تسعينات القرن العشرين حيث اهتمت مصانع السيارات بتطوريها كوسيلة غير ملوثة للبيئة .
http://i.n.com.com/i/ne/p/2006/HydrogenFuelPump_550x445.jpg
سيارة تعمل بوقود الهيدروجين
واليوم ومع تطور عالم الهواتف المحمولة التي تتطلب قدراً من القوة والاكتفاء، غدت بطارية خلايا الطاقة حاجة ملحة خاصة أنها قابلة للشحن خلال ثوان عدة، وأكثر عملية من بطاريات (الليثيوم - أيون) فمن منا لم يقع يوماً ضحية انقطاع المكالمة الهاتفية من هاتفه المحمول لأن بطارية الهاتف نفدت، نظراً لمحدودية كفاءتها وهو ما يعتبر بمثابة العيب الرئيسي في هواتف ال (GSM) المستخدمة في جميع أنحاء العالم.
تمكن باحثون في مختبر تطوير تكنولوجيات الطاقات التابع لهيئة الطاقة الذرية بمدينة جرونوبل الفرنسية من تطوير بطارية خلايا الطاقة (PAC) وتصغير حجمها ليصل إلى حجم قطعة نقد، والبطارية عبارة عن مولد كهروكيميائي يُغذى بالهيدروجين، ونتيجة لهذا التطور، فإنَّ كفاءة بطارية الهواتف المتحركة أي قدرتها على البقاء في حالة التشغيل ستتجاوز الشهر الكامل، كما أنَّ المرء لن يعود إلى استخدام المقبس الكهربائي لشحن البطارية، بل يتمثل الأمر هنا بتغيير خرطوشة صغيرة كما تغير خرطوشة قلم حبر مائي.
http://infotools.hfpeurope.org/energyinfos__e/hydrogen/pics/port4.jpg
هاتف جوال يعمل بخلايا وقود الهيدروجين
علاوة على ذلك، لا يحتاج المرء إلى مقبس كهربي لشحن البطارية، بل إنَّ التفاعل الداخلي بين الهيدروجين والأوكسجين لا ينتج عنه أي مواد ملوثة، بل الماء، وهوه الأمر الذي يعلق عليه مصنعو السيارات وخبراء الطاقة آمالهم منذ عدة سنوات، كبديل عن المحروقات الملوثة للبيئة.
وفكرة عمل خلية الوقود تعتمد على وجود غشاء فاصل (membrane) من الحديد سطحه مغطى بمساعد حفزي (catalyst) من البلاتنيوم (platinum) وعند دخول الهيدروجين ((H2 يعمل البلاتنيوم على فصله إلى بروتون (protons) وإلكترون (electrons) ويسمح الغشاء الفاصل بمرور البروتونات، ولا يسمح بمرور الإلكترونات التي لا تجد وسيلة للعبور إلا من خلال سلك حول الغشاء الفاصل؛ ليتولد فيض من الإلكترونات في السلك، والحصول على تيار كهربي مستمر (DC) وفي الناحية المقابلة من الغشاء يتحد الإلكترون مع البروتون مرة أخرى وفي وجود هواء جوي يتكون ماء (H2O) وحرارة.
http://www.nrel.gov/data/pix/Jpegs/12508.jpg
http://www.ballard.com/images/image_gallery/technology/pem_fuelcell.gif
والجدير بالذكر هنا هو أننا نحصل على الكهرباء غالباً من الماء إما من مساقط المياه كما في السد العالي في مصر أو من المحطات البخارية، وكذلك نحصل على الهيدروجين من الماء والكهرباء معاً بالتحليل الكهربي للماء، ثم باستخدام خلايا الوقود نحصل من الهيدروجين على الكهرباء وماء مرة أخرى، وهي دائرة شبه مغلقة ومتجددة؛ لأن المصدر الرئيسي هو الماء ولا يمكن أن تفنى أو تنتهي مثل الوقود الحفري .
وكذلك تعتبر خلايا الوقود نوعًا من أنواع تخزين الطاقة (storage energy) حيث إنها تبدأ في استخدام الكهرباء في التحليل الكهربي وتنتهي بالحصول على الكهرباء عند الاستخدام.
وعند التجريب العملي لخلايا الوقود وجد أنه تتكون في النواتج بعض من مركبات أكاسيد النيتروجين (NOX) وأكاسيد الكبريت (SOX) وهي أكاسيد ضارة جدًّا، وللتغلب عليها يمكن تركيب ممصّات لهذه الأكاسيد مع الخلية.
أما أهم مميزات خلايا الوقود الهيدروجينية فهي:
1-لا يوجد تلوث أو استهلاك لمصادر الوقود: حيث إن الهيدروجين ينتج من الماء، وبالأكسدة يعود إلى ماء مره أخرى، ولا توجد أي عوادم جانبية ضارة على صحة الإنسان والبيئة.
2-آمنة للغاية: حيث إن تكنولوجيا الهيدروجين لا تحتوي على أية عناصر تسبب أية أخطار ممكنة.
3-كفاءة التشغيل عالية جدًّا: لأنها تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية بشكل مباشر مما لا يسبب أي فقد في الطاقة في أي صورة من الصور.
4-هادئة في التشغيل: لا يمكن أن تسمع لخلية الوقود أي صوت أثناء عملها.
5-عمرها أطول وصيانتها أقل.
6-يمكن التحكم في حجمها حسب الطاقة الكهربائية التي تحتاجها للتشغيل.
وتنصب الأبحاث حالياً على إيجاد تطبيقات جديدة لخلايا الوقود؛ حتى تصبح بديلًا لكل صور الطاقة الأخرى، وتكون بحق وقود المستقبل.
http://hydrogenhighway.ca.gov/images/hcars3.jpg
http://www.kakoki.co.jp/english/products/p/img/p014-4.jpg
محطة للتزود بوقود الهيدروجين
http://www.visualsunlimited.com/images/watermarked/400/400300.jpg
http://www.routemaster.org.uk/rallies_files/waterdenroad2005/fuelcellbus.jpg
سيارات باص أوروبية لنقل الركاب تعمل بوقود الهيدروجين
:z021: