خلايا الوقود الهيدروجيني

اصبح الجميع على علم ودراية تامة بضرورة البحث عن مصادر اخرى وبديلة للطاقة عن المصادر التقليدية من الوقود الاحفوري (النفط – الغاز)، وذلك لتجنب الازمات التي ستحدث نتيجة لنضوب تلك المصادر الغير متجددة وما قد تواجهه بعض دول العالم التي ما زالت حتى اآن تعتمد على الوقود الاحفوري كمصدر رئيسي في انتاج الطاقة.

ولا ننسى ايضا ما ترتب من ازمات بيئية وتلوث كناتج مباشر للغازات المنبعثة من حرق الوقود الاحفوري وظاهرة الاحتباس الحراري. لذا اصبحت الحاجة ملحة وضرورية الى استمرارية البحث عن مصادر اخرى بديلة ومتجددة للطاقة يمكن الاعتماد عليها سريعا في المستقبل القريب لتجنب العديد من المشكلات والازمات التي قد تواجهنا غدا.

ولقد تحدثنا مسبقا عن مصادر الطاقة المتجددة التي يمكننا استغلال المتاح منها والمتوفر في كل دولة من (شمس – رياح – ماء)، لكن مصادر الطاقة البديلة لا تتوقف عند هذا الحد وانما تشمل العديد من المصادر الاخرى منها طاقة الكتلة الحيوي والوقود الحيوي بأشكاله وانواعه ، وايضا الدراسات والابحاث الحالية لانتاج الطاقة من بعض التفاعلات الكيميائية .

اليوم سنتناول احد هذه التفاعلات الكيميائية التي يمكن استغلالها لانتاج الطاقة، بشكل نظيف وصحي وآمن.

خلايا الوقود الهيدروجيني:

تعتبر خلايا الوقود الهيدروجيني من آلات تحويل الطاقة الكيميائية الى كهربائية وذلك عن طريق تفاعل بين الهيدروجين السائل والاكسجين ، ينتج عنه ماء وكمية وفيرة من الطاقة الكهربائية تسمح بتشغيل الاجهزة الكهربائية ذات التيار المستمر.

مراحل انتاجه:

بدأ استخدام هذه التقنية من قبل شركة جنرال اليكتريك الامريكية ، حيث طورت خلايا تعمل على توليد الطاقة الكهربائية لرواد فضاء مركبتي جيمني Gemini وأبولو  Apollo

وعلى عكس ما يعتقد البعض ان المشكلة وراء انتاج هذا النوع من الوقود تعود الى التكلفة الباهظة لصناعة الخلايا الهيدروجينية ولكن السبب الحقيقي يكمن في طريقة استخلاص وقود هيدروجيني في الاساس معتمدا على الوقود الاحفوري وهذا يسبب تلوث جزيئات الهيدروجين المنتجة.

ولهذا اتجه العلماء الى البحث عن مصادر اخرى للوقود بدلا من الوقود الاحفوري ، وتم استخدام بعض المحاصيل الزراعية مثل: قصب السكر ، او الطحالب (وقد سمي هذا فيما بعد الجيل الاول للوقود الحيوي).

الا انه نتيجة لمخاوف عالمية لأهمية تأمين الغذاء والمحاصيل الغذائية الاساسية ، لزم البحث عن مصادر اخرى يمكن استخدامها لانتاج الوقود لذا بدأ العلماء في استخدام المخلفات العضوية والصلبة (وهو ما سمي لاحقا بالجيل الثاني للوقود الحيوي).

وظهر جيل اخر من الوقود الحيوي (الجيل الثالث) وهو ما استخدم البكتيريا المعدلة وراثيا.

كيف تعمل خلايا الوقود الهيدروجيني؟

يمكن تشبيه خلايا الوقود الهيدروجيني ببطارية كبيرة تأتيها مكوناتها المتمثلة في الهيدروجين والاكسجين من مصدر خارجي ، وهذا على عكس آلية عمل البطارية العادية والتي تنتج الطاقة الكهربائية عن طريق تفاعل مكوناتها الداخلية…!

وتتكون الخلايا الهيدروجينة من:

1. صفيحة مصعد وصفيحة مهبط تفصلها عن بعضها أغشية فصل تسمح بمرور البروتونات فقط
2. وعندما ترد ذرات الهيدروجين على صفيحة المصعد تنقسم إلى إلكترون واحد (شحنة سالبة) وبروتون واحد (شحنة موجبة) وذلك بفضل غشاء الفصل الذي يسمح بعبور البروتون مباشرة إلى المهبط ويلفظ الإلكترون الذي ينتقل إلى المهبط أيضاً ولكن عبر سلك توصيل ليكون تيار كهربائي مستمر.
3. في نفس هذه اللحظة يتم ضخ غاز الأوكسجين المتوفر بالهواء المحيط إلى صفيحة المهبط ليلتقي بالأيونات والإلكترونات لتتحد جميعها مكونة ذرات الماء  H2O التي تتدفق إلى خارج الخلية الهيدروجينية.

يتبع….