كما يوحي الاسم ، تستخدم خلية وقود الهيدروجين طاقة الهيدروجين لتغذية عملية كهروكيميائية. يتم الجمع بين الهيدروجين والأكسجين في هذه العملية لإنتاج الماء والطاقة الكهربائية. إنها شكل نقي من أشكال الطاقة مع الحرارة والماء والكهرباء كمنتجاتها ومنتجاتها الثانوية الوحيدة.
تعمل خلايا الوقود على تسهيل تطبيقات متعددة ، سواء كان ذلك النقل أو مزود الطاقة في حالات الطوارئ. على عكس التقنيات التقليدية القائمة على الاحتراق ، الهيدروجين نظام التشغيل هو أكثر كفاءة وليس له أي انبعاثات. كما أنه هادئ أثناء التشغيل لأنه يحتوي على أجزاء متحركة أقل من تقنيات الاحتراق.
جدول المحتويات
كيف تعمل خلية وقود الهيدروجين؟
مستقبل طاقة الهيدروجين
5 أسباب للاستثمار في خلايا وقود الهيدروجين
وفي الختام
كيف تعمل خلية وقود الهيدروجين؟
يتم إنشاء خلايا وقود الهيدروجين لاستخدام مستويات طاقة الهيدروجين لإنتاج الطاقة. تعتبر طاقة تأين الهيدروجين منخفضة لأنها تتطلب الحد الأدنى من الطاقة لنزع إلكترون الرابطة من ذرة الهيدروجين. تحتوي كل خلية وقود على قطبين - قطب موجب وأنود سالب. يحدث إنتاج الكهرباء في هذه الأقطاب الكهربائية عندما يحمل المنحل بالكهرباء جزيئات تعمل بالطاقة الكهربائية بينها وبين المحفز لتسريع التفاعل.
محفز عند الأنود يكسر جزيئات الهيدروجين إلى بروتونات وإلكترونات. يأخذ كل منها مسارًا مختلفًا إلى الكاثود. تمر الإلكترونات عبر دائرة خارجية مما يخلق تدفقًا كهربائيًا بينما تهاجر البروتونات عبر الإلكتروليت باتجاه القطب السالب. تتحد البروتونات مع الإلكترونات والأكسجين لإنتاج الحرارة والماء.
مستقبل طاقة الهيدروجين
يتمتع الهيدروجين النظيف حاليًا بزخم تجاري وسياسي شامل. يتزايد عدد المشاريع في جميع أنحاء العالم بسرعة ، مما يجبر البلدان على توسيع تقنياتها. من الضروري أيضًا خفض التكاليف بحيث يتم اعتماد الهيدروجين على نطاق واسع.
وفقًا تقارير أبحاث الرؤية، من المتوقع أن يصل السوق العالمي لخلايا وقود الهيدروجين إلى حوالي 68.06 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. ومن المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 69.5٪ من عام 2022 إلى عام 2030.
يعمل المصنعون على إنتاج طاقة الهيدروجين حيث يجذب تغير المناخ المزيد من الاهتمام العالمي. يعد الطلب المتزايد من صناعات السيارات والاتصالات والسكن من العوامل الدافعة الرئيسية أيضًا. وقد نتج عن ذلك تطبيق محلي وتجاري متزايد للطاقة الهيدروجينية ، مما شجع شركات قطاع الطاقة على زيادة الاستثمار في هذا المجال.
5 أسباب للاستثمار في خلايا وقود الهيدروجين
قوة الانبعاثات الصفرية
طاقة الهيدروجين لها انبعاثات صفرية أو أقل من طاقات الاحتراق. تطلق خلية وقود الهيدروجين الماء ولديها القدرة على التغلب على التحديات المناخية الحرجة بسبب عدم وجود انبعاثات كربونية.
نظرًا لأن خلية وقود الهيدروجين لا تنتج انبعاثات ضارة ، فإنها تلغي تكاليف التعامل مع المواد السامة مثل وقود الديزل وسوائل البطارية. أيضًا ، لا يحتوي النظام على ملوثات هواء تنتج الضباب الدخاني أو تسبب مشاكل صحية للعاملين في الهيدروجين محطة توليد كهربائي. أدت هذه الفوائد إلى إدراج خلايا وقود الهيدروجين في العديد من برامج الاستدامة المؤسسية جيدة التخطيط.
موثوق بها للغاية
يتفق خبراء البيئة على أن خلايا وقود الهيدروجين هي مصدر طاقة نظيف وهادئ وموثوق. لا تحتاج الخلايا إلى إعادة شحن دورية مثل البطاريات ولكنها تستمر في إنتاج الطاقة طالما ظل مصدر الوقود نشطًا. نظرًا لأن خلايا الوقود تولد الكهرباء عن طريق تغيير الهيدروجين كيميائيًا إلى طاقة ، فيمكنها تحقيق كفاءات أعلى من طرق إنتاج الطاقة التقليدية مثل التوربينات البخارية.
أثبتت تقنية الطاقة الهيدروجينية موثوقيتها في الظروف القاسية ، بما في ذلك درجات الحرارة المتجمدة والأعاصير والعواصف الشتوية. على عكس الطاقة الكهرومائية والوقود الحيوي ، لا يتطلب إنتاج طاقة الهيدروجين مساحة شاسعة من الأرض. تعمل ناسا على استخدام الهيدروجين كمورد ، حيث يتم إنتاج الماء كمنتج ثانوي لاستخدامه كمياه شرب لرواد الفضاء.
تحسين كفاءة
وفقًا وزارة الطاقة الأميركية، خلايا وقود الهيدروجين حوالي 40-60٪ موفرة للطاقة. يتناقض هذا النطاق مع محرك الاحتراق الداخلي النموذجي للسيارة ، والذي تبلغ كفاءته حوالي 25٪.
تعد خلايا وقود الهيدروجين بشكل عام أكثر كفاءة من مصادر الطاقة الأخرى ، بما في ذلك العديد من حلول الطاقة الخضراء. تتيح هذه الكفاءة إنتاج المزيد من الطاقة لكل وحدة وقود. علاوة على ذلك ، يركز مصنعو خلايا الوقود على استراتيجيات إنتاج طاقة الهيدروجين المبتكرة. تتضمن بعض جهودهم تطوير إلكتروليتات غشاء التبادل الأيوني مع أداء محسّن بتكلفة منخفضة ، ونماذج لفهم تصميم النظام وظروف التشغيل ، وإنشاء مداخن ذات كفاءة عالية عند القدرة المقدرة.
تكاليف تشغيل منخفضة
توفر طاقة الهيدروجين أموالًا أكثر من أنظمة الطاقة القائمة على الاحتراق. ليست هناك حاجة لاستبدال البطاريات أو شحنها ، مما يقلل التكاليف اللاحقة مثل رسوم العمالة والمساحة والوقت.
من ناحية أخرى ، تتطلب مصادر الطاقة مثل الوقود والنفط والغاز الطبيعي محطات طاقة ضخمة للإنتاج. كما أن تكاليف تشغيل هذه المصانع أعلى أيضًا لأنها تحتاج إلى قوة عاملة للعمل في الموقع بنشاط.
تتطلب خلية وقود الهيدروجين صيانة بسيطة وزيارات أقل للموقع ، مما يوفر حوالي 84 ٪ من تكاليف التشغيل مقارنة بمولدات الاحتراق للطاقة الثابتة. إنها موثوقة للغاية وتعمل على النحو الأمثل ، مما يجعل القوى العاملة مركزة على الوظائف المخصصة لها.
قابلة لل
تعد قابلية التوسع أحد أهم فوائد استخدام خلايا وقود الهيدروجين. هذا يعني أنه يمكن ضم خلية وقود فردية مع الآخرين لإنشاء كومة. تتحد هذه الأكوام لإنشاء نظام أكثر عمقًا لتحويل الهيدروجين إلى طاقة.
يمكن تصميم الخلايا لتلبية مجموعة متنوعة من المتطلبات. يمكن استخدامها للأجهزة المحمولة أو النقل أو محطات الطاقة الثابتة. هذا النوع من براعة أ مصدر طاقة متجددة نادر جدًا ، مما يجعل طاقة الهيدروجين فريدة تمامًا من بين أشياء أخرى.
وفي الختام
مع تقدم التكنولوجيا ، ستتقدم خلايا وقود الهيدروجين في ميزاتها وستستمر في توفير الطاقة لمجموعة واسعة من التطبيقات المتنقلة والثابتة. تميل إلى تقليل الاعتماد العالمي على الوقود الأحفوري والمساعدة في إضفاء الطابع الديمقراطي على إمدادات الطاقة في جميع أنحاء العالم. زيادة اعتماد الطاقة الهيدروجينية ستفيد العديد من البلدان التي لا تزال تعتمد على إمدادات الوقود الأحفوري.
مع قبول المزيد من الناس للطاقة الهيدروجينية كمصدر للطاقة ، سيحتاج المستهلكون إلى مجموعة واسعة من خلايا وقود الهيدروجين تحت تصرفهم. يستكشف Alibaba.com لمصدر خلايا وقود الهيدروجين المختلفة والتأكد من أنها تلبي متطلبات السوق الحالية.
