hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

14

Upload: may-massijeh

Post on 18-Jul-2015

65 views

Category:

Engineering


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)
Page 2: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

:مقدمة,المنتظر أن يلعب الهيدرجين دورا رياديا في مجال الطاقة في المستقبل من

ز و دائرة إنتاجه و استعماله تمتا, وال سيما و أن المواد األولية إلنتاجه غزيرة

.بتوافق عالي مع شروط التنمية المستدامة

في المائة فهي تمتاز 60على أن مردود اشتغال الخاليا قد يصل إلى زيادة

اليا ويمكن لبعض هذه الخ. بمحافظتها على البيئة ومرونة عالية في االستعمال

ذلك وخاصة التي تعمل على درجة حرارية مرتفعة أن تستعمل محروقات متنوعة و

لتوفرها على قدرة ذاتية الستخالص الهيدروجين مباشرة من هذه المحروقات

Page 3: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

ة ممتازة له خصائص فيزيائية وكيميائي. الهيدروجين غاز ال رائحة له وال لون له وليس بغاز سامله من أن يكون الوقود الشامل بيعة فإن في حين أن غاز الهيدروجين ال يوجد حرا في الط. . تخو

كون بحيث ذرة هدروجين متوفرة بغزارة فائقة في الطبيعة، فهو العنصر الرئيسي في تركيبة النة من ذرات الهيدروجين 66في المائة، و90تصل نسبته إلى في المائة من مياه البحار متكو

وتصل حرارة اللهب الذي يكاد ال .في المائة من جسم اإلنسان يتكون من ذرات الهيدروجين 63و

ورغم أن , كلفين 2318يرى عند احتراق الهيدروجين بأكسجين المتواجد بالهواء إلى

. دتانللهدروجين مجال واسع لالشتعال في الهواء، فإن خطورة اشتعاله تلقائيا أو انفجاره محدو

ما في وهذا راجع إلى قدرته الكبيرة على االنتشار بسرعة في الهواء، فالهيدروجين يتسرب دائ

درة ونظرا لصغر حجم جزيء الهدروجين، يمتاز بق. الهواء إلى األعلى ويتقلص تركيزه بسرعة

عالية على النفاد من خالل األغشية والمواد ذات المسام ، وهذه الخاصية ترفع من كلفة نقله

.وخزنه وخاصة عند استعماله كوقود في وسائل النقل

Page 4: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)
Page 5: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)
Page 6: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)
Page 7: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)
Page 8: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

ان ال يتعدى حاليا إنتاج الهيدروجين حاجيات محدودة، سواء كان إنتاجه في نفس مك

لك على شكل ينقل كذ. استعمال والخاص ببعض الصناعات التي تستهلك كميات كبيرة منه

انة لمسافات قصيرة أو في باخرات خاصة سائل في حاويات خاصة أو في شاحنات خز

يات لنقل الهيدروجين سائل لمسافات طويلة، ويظل نقل الهيدروجين مضغوط في حاو

تعمل ومن المنتظر أن تس. للغاز مقتصرا بالخصوص على تغطية حاجيات المختبرات

ميات القنوات الخاصة بنقل الغاز عبر الدول والقارات بشكل واسع، وأن تقوم بنقل الك

يوجد حاليا . الكبيرة من الهيدروجين غاز الذي ستنتجها المركبات الشمسية في المستقبل

جين العديد من القنوات المستعملة لنقل غاز األكسجين وغاز اآلزوت وكذلك غاز الهيدرو

كيلومتر 700كيلومتر من هذه القنوات توجد بأوروبا و 1500لمئات الكيلومترات،

.توجد بالواليات المتحدة

Page 9: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

نتاج التخزين في المنظومة المستقبلية إلو توزيع الهيدروجين

يدية يعتبر الخزن الكيماوي للهيدروجين في مواد هيدر

الفيزيائياالمتصاص أو الخزن عن طريق •

عن طريق االمتزاز في كرويات دقيقة أو في مواد•،كربونية ذات بنيات مكونة من أوعية دقيقة

من التقنيات الواعدة والمرشحة ألن تلعب دورا هاما

في مجال تخزين الهيدروجين وخاصة في ما يخص

مثال عنالموجوديقدم الرسم . في النقلاستعماله

ر عامالن هاتين التقنيتين، ففي كلتا الحالتين يتضاف

الحرارة والضغط لتحقيق العملية في االتجاهين

ره عند المتعاكسين خزن الهيدروجين عند توفره وتحري

الي من الحاجة إليه، وتمتاز هاتان التقنيتان بمستوى ع

.األمان

Page 10: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

:مزايا خاليا االحتراق

.تسمح خاليا االحتراق بإنتاج قار ووفير للطاقة الكهربائية حسب الطلب -1

.تمتاز هذه الخاليا بمرونة عالية في االستعمال -2

.إمكانية التدرج في القدرات المثبتة بمجرد تثبيت قدرات إضافية إلى الخاليا المستقبلة -3

.إمكانية استعمال الحرارة الناتجة في ما يسمى باإلنتاج المشترك مما يرفع من كفاءة النظام -4

.ال يصاحب إنتاج الكهرباء بخاليا االحتراق أي انبعاث لغازات ملوثة عند استعمال الهيدروجين-5

تعتبر كفاءة اشتغال خاليا االحتراق من أعلى كفاءات تحويل الطاقة األولية إلى الطاقة الكهربائية-6

.ال توجد أي أجزاء في خاليا االحتراق تتطلب حركة مما يحد من كلفة الصيانة -7

.استعمال واسع في البرامج الفضائية -8

.بما أن اشتغال خاليا االحتراق ال يصاحبه أي ضجيج، فإن هذا النظام يستعمل بامتياز في الغواصات -9

(.الهواتف والحواسب)إمكانية االستجابة لكل مستويات الطلب على الطاقة، من االستعمال المتنقل -10

إمكانية خفض كلفة إنتاج شاملة لكل أجزاء خاليا االحتراق، ومن المنتظر أن تطل كلفة الكيلووات -11

.دوالر 800متبث إلى

Page 11: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

:السيارات الهيدروجينية

Page 12: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

م هو مصدر الطاقة المتجددة المتعدد االستعماالت أكــــثر من أي مصدر آخر في العالم، فهو وقــــود عاباني تعمل بالوقود لتوفير الطاقة للسيارات والم( غلفانية)يمكن حرقة في محرك أو دمجه في خلية

ين والهيدروج. والمنازل ومحطات الكهرباء العامة أو أي مرفق أو شيء آخر يستخدم الطاقة الكهربائية ة، فإن ولدى استخدام خلية غلفانية لمد سيارة بالطاق. من البنزين لدى حرقه في المحركات% 30أكفأ

وال ينبعث غاز ثاني أكسيد الكربون من . من البنزين% 200أو % 100الخلية تكون أكفأ بنسبة .المحركات العاملة بالهيدروجين، وال ينتج عن استخدام الخاليا الغلفانية سوى ماء نقي

ة وناقل الطاقة هو مادة أو نظام ينقل الطاق. ويشكل الهيدروجين في الخاليا الغلفانية ناقال للطاقة ال وقوداوتقوم الكهرباء، وهي أكثر المواد الناقلة للطاقة . بشكل صالح لالستخدام من مكان إلى مكان آخر

شيوعا، بنقل الطاقة المخزونة في الفحم واليورانيوم وغيرهما من المصادر إلى محطات الطاقة .الكهربائية التي توزع الطاقة التي تم تحويلها إلى تيار كهربائي على المنازل ومؤسسات األعمال

Page 13: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)

ر سي ت

ي مخ

ف ن على الطرق العامة ي دروج الهئ ارات العاملة ب ات من السئ الثالمئ ج ت ب

تد أن ا، وق حاء العالم ي ومئ

لف أن ئ

ها العا ارات ورز، أولى سئ رال موي ي دا وج وب و وه لي ي إم دب ب ل،

ركات على األق نش ي دروج الهئ ارات ا. ملة ب و السئ ج ت دأ من لعاملة وب

رة مطولة ي ن ها ف رن ج

هم لت

ان ن ها لزب دموت ن ي ق ي دروج الهئ ذه الس . ب ر ه سي

الب وت

ح ن أو ن ي دروج الهئ عمل ب ي ارات إما ب مجركات ي ة ئ

ان لق .ا ع

ولو ومي ة ي ق

ن الق ي دروج معي ة الهئ ارات وج ي السئ

ج ت ركي ة ومن ة األمي

دة وعن وزارة الطاق اه ع مش

وق ن ي هلكي

إمكان المسن ن إن ب حلول العام

ارات ن ي ع السئ

ي صاالت ن ف ي ة

ن ي دروج ارات الهئ 2020السئ

Page 14: Hydrogen and fuel cells (الهيدروجين والخلايا الهيدروجينية)