نجح العلماء في تطوير مادة جديدة يمكن أن تساهم بشكل كبير في تقدم مجال المركبات الهيدروجينية
[ترجمة د.نحماني موشيه]
مع ابتعاد العالم عن السيارات والشاحنات التي تعمل بالوقود الأحفوري، يجري اختبار تقنيات بديلة أكثر مراعاة للبيئة، مثل السيارات التي تعمل بالبطاريات الكهربائية. التكنولوجيا "الخضراء" الأخرى ذات الإمكانات الكبيرة هي وقود الهيدروجين. ومع ذلك، كانت هناك انتكاسة كبيرة تتمثل في حجم وتعقيد وتكلفة أنظمة الوقود هذه - حتى اليوم.
اكتشف فريق دولي من الباحثين، بقيادة البروفيسور ديفيد أنتونيلي من جامعة لانكستر، مادة جديدة تتكون من هيدريد المنغنيز تقربنا من وقود الهيدروجين الفعال والرخيص. سيتم استخدام المادة الجديدة لصنع فواصل جزيئية داخل خزانات الوقود، وهي الأنظمة التي تخزن الهيدروجين وتعمل جنبًا إلى جنب مع خلايا الوقود في نظام دفع يعتمد على الهيدروجين. وستمكن المادة، التي تسمى KMH-1 (كوباس منغنيز هيدريد-1)، من تصميم خزانات ستكون أصغر حجمًا وأرخص وأكثر ملاءمة وأكثر استهلاكًا للطاقة من التقنيات الحالية في مجال وقود الهيدروجين، وهي النتيجة التي ستؤدي إلى بأداء أفضل بكثير من المركبات الكهربائية. يوضح الباحث الرئيسي: "إن تكلفة إنتاج مادتنا منخفضة للغاية، وكثافة الطاقة التي يمكنها تخزينها أعلى بكثير من بطارية أيون الليثيوم، لذلك نتوقع أن نرى أنظمة خلايا وقود الهيدروجين التي ستكون أرخص بخمس مرات من تلك الموجودة في بطارية أيون الليثيوم". البطاريات والتي ستكون قادرة على قيادة السيارة لفترة طويلة أكبر بأربعة أو خمسة أضعاف مما هو موجود اليوم في السيارات الكهربائية."
تستخدم المادة العملية الكيميائية المعروفة باسم ربط كوباس، وهي عملية تسمح بتخزين الهيدروجين عن طريق دمج ذرات الهيدروجين داخل جزيء الهيدروجين (H2) في درجة حرارة الغرفة. تلغي هذه العملية الحاجة إلى كسر وإعادة ربط الروابط الكيميائية بين الذرات، وهي الخطوات الموجودة في أساس العمليات الشائعة، والتي تتطلب طاقات ودرجات حرارة عالية للغاية، باستخدام معدات معقدة ومكلفة. كما تمتص المادة الجديدة الطاقة الزائدة وتخزنها، لذلك ليست هناك حاجة للتدفئة أو التبريد الخارجي. وهذه الحقيقة بالغة الأهمية لأنها تعني أنه ليست هناك حاجة لاستخدام معدات التبريد أو التدفئة داخل المركبات، الأمر الذي سيؤدي إلى ظهور أنظمة ذات إمكانات عالية لأداء وكفاءة أعلى من تلك الموجودة اليوم.
تعمل التوسعات عن طريق امتصاص الهيدروجين تحت ظروف 120 ضغطًا جويًا، وهو ضغط أقل من الضغط الموجود في خزان الغوص. بعد ذلك، عندما يتحرر الضغط، تطلق التوسعات الهيدروجين من الخزان إلى خلية الوقود. وتظهر تجارب الباحثين كيف أن المادة قادرة على تخزين كمية من الهيدروجين أكبر بأربع مرات من الكميات المخزنة ضمن تقنيات الهيدروجين الحالية. يعد هذا الاكتشاف ممتازًا لمصنعي المركبات لأنه يوفر لهم المرونة لتصميم مركبات ذات نطاق قيادة أطول يصل إلى أربعة أضعاف، أو تقليل حجم الخزانات بمقدار أربعة أضعاف.
على الرغم من أن المركبات، بما في ذلك السيارات وشاحنات البضائع، هي التطبيق الواضح، إلا أن الباحثين يعتقدون أن العديد من التطبيقات الأخرى سوف تتطور للمواد المبتكرة. يوضح الباحث الرئيسي: "يمكن استخدام هذه المادة أيضًا في الأجهزة المحمولة مثل الطائرات بدون طيار أو في شواحن الهواتف المحمولة حتى يتمكن الأشخاص من الذهاب في رحلات تخييم لمدة أسبوع كامل دون الحاجة إلى شحن أجهزتهم المحمولة". "إن الميزة الحقيقية التي يولدها هذا التطبيق تكمن في المواقف التي تتوقع فيها أن تكون خارج النطاق لفترات طويلة من الزمن. ويمكن استخدامه أيضًا لتشغيل مسكن أو حتى حي عن بعد دون استخدام الوقود."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 16
رطانة رطانة حلم مبالغ فيه للمطورين.
كيف "تزود" مثل هذه السيارة بالوقود؟
هل يمكن أن تنجح بالمقارنة مع السيارة الكهربائية التي يكون سبب عدم انتشارها هو عدم وجود مكان لشحنها؟
يهودا إليدي: ما هذا الهراء بشأن الهيدروجين الذي "يحترق" لكنه "لا ينفجر"؟ لقد أجريت بنفسي تجربة قمت فيها بحبس الهيدروجين داخل علبة معدنية. أحدثت ثقبًا صغيرًا في علبة معدنية، وقمت بتشغيل نفث غاز الهيدروجين المتدفق من الثقب؛ كان لهبًا شبه شفاف، مزرق اللون. بالطبع، عندما خرج الهيدروجين من العلبة، دخل الهواء لمعادلة الضغوط. بعد حوالي دقيقتين، عندما كانت هناك نسبة مولية مثالية بين الهيدروجين والأكسجين داخل العلبة - حدث انفجار قوي أدى إلى تمزق العلبة حرفيًا. إذن هذه تجربة حقيقية قمت بها بنفسي، والتي أظهرت أن الهيدروجين يمكن أن ينفجر بالتأكيد!
فيما يتعلق بهراءك الثاني - "القنابل الهيدروجينية الهوائية": السبب في عدم وجود مثل هذه القنابل هو أن الهيدروجين غاز أخف بكثير من الهواء (وهذا صحيح على الأرض حتى حوالي 100 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر) - لذلك إذا قمت بإطلاق الهيدروجين من طائرة وتريد إشعالها - لم يتم العثور على الهيدروجين منذ فترة طويلة في المكان الذي تفرقت فيه، على عكس قنبلة الوقود الهوائية التي يبقى فيها أبخرة الوقود لعشرات الثواني (أكثر أو أقل) في المنطقة التي ينبعث منها أطلق سراح.
في السيارة/أي نظام يعمل بالهيدروجين، يبدو أن الأولوية هي إنتاج الهيدروجين أثناء التحرك بكمية كافية وباستهلاك منخفض...في المقام الأول من ناحية السلامة...الإجابة على هذا، في رأيي المتواضع، تكمن في التوازن...أي في تكامل متعدد الأنظمة يتضمن كلاً من الكهرباء والدفع الصلب بالإضافة إلى نظام لتكسير الهيدروجين والتوازن محسوب...أثبتت التجربة أنه عندما لا يتم إنشاء توازن في تحويل من نوع من الطاقة إلى آخر، تنشأ الفوضى أو التحويل غير المنضبط الذي سيؤدي بطريقة أو بأخرى إلى الإضرار بالنظام البيئي... انظر مثال الحلول "الخضراء" التالية: تحلية المياه، توربينات الرياح، الكهرباء الزائدة في نجم مثلثي التحويل، صرف الكابلات، الخ.
لنأخذ على سبيل المثال تحلية المياه، وهي حل لنقص المياه من ناحية، ومن ناحية أخرى، الأضرار التي لحقت بسكان الحياة في الماء بسبب تركيز الأملاح.
أو على سبيل المثال، توربينات الرياح التي تنتج محلولا أخضر لإنتاج الكهرباء من ناحية ولكنها تضر بالتنوع البيولوجي للحيوانات المجنحة....
أو بدلاً من ذلك، يؤدي تحويل النجوم الثلاثية الذي لا تتم صيانته بشكل صحيح من قبل المستهلكين النهائيين... إلى تآكل كبير جدًا في أنظمة الكراهية...
و حينئذ'……
وكل هذه الأمثلة هي عدم توازن في تحويلات الطاقة..
لجميع المهتمين بقابلية انفجار الهيدروجين: كما ترون في الصور من محرقة هيندنبورغ (السبب وراء عدم تطوير تقنية زيبلين بشكل أكبر)، يحترق الهيدروجين ولكنه عادة لا ينفجر في الهواء. على الأقل، يمثل خطرًا أقل من أبخرة البنزين، وهو ما يفسر أيضًا سبب تطوير الجيوش "لقنابل الوقود الهوائية" للانفجارات الضخمة وليس القنابل الهيدروجينية الهوائية.
من ناحية أخرى، إذا كان لتفاؤل مؤلفي المقال أي أساس، فإن البحرية الإسرائيلية ستجد هذا الابتكار مثيرًا للاهتمام للغاية. من الممكن زيادة مدة الإقامة تحت الماء بمقدار 4-5 أضعاف الغواصات المشتراة في ألمانيا، والتي تتمتع بإمدادات الطاقة من خلايا الوقود لإقامة طويلة دون رفع "الغطس" (غواصات AIP في المصطلحات العسكرية)، وبذلك يتحقق الحلم المتمثل في "غواصة نووية للفقراء" والتي يمكن استخدامها كعنصر أساسي في استراتيجية الردع النووي ضد إيران (وقد أدرجت بالفعل أنابيب إطلاق الصواريخ في التخطيط كجزء من التغييرات) التي تطالب بها إسرائيل).
متى تكون هناك فرصة لرؤية سيارات تعمل بهذا الوقود البترولي الجديد؟
وكيف بالضبط سيضغطون الهيدروجين عند ضغط 120 ضغط جوي في السيارة/الأجهزة الأخرى؟
مجد للمطورين
أتمنى لو كان لدينا
أعتقد أن تويوتا لديها بالفعل مثل هذه السيارة،
ميراي الذي يتم تسويقه في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا
يوسي: الكبراس مرشحات (الوحدة: الكبرة).
عاموس: في حادث سيارة بين مركبة تعمل بالهيدروجين ومركبة أخرى - بالسرعة والزاوية والاتجاه الصحيح - يمكن أن يتلف خزان الهيدروجين (حتى لو لم يكن الاصطدام قويا)، وعندها سيرتفع الضغط الهائل الذي يصل إلى 120 ضغط جوي تسبب في انفجار هائل، أهم بكثير من انفجار سيارة "عادية" تحتوي على 45 لترا من الوقود. لذلك، على سبيل المثال، إذا كان حجم خزان الهيدروجين "فقط" حوالي 20-30 لترًا، فإن حادث سيارة داخل النفق يمكن أن يؤدي إلى خسائر كثيرة في الجسد والروح، بالإضافة إلى تلف هيكل النفق نفسه - والتي يمكن أن تنهار ببساطة.
كغربال
الخطر ليس من انفجار عفوي بل نتيجة عطل أو ما هو أسوأ من ذلك – التخريب
المنخل = الكبرة أو المصفاة
لا أدري لماذا فضل الكاتب استخدام كلمة كابرا (الصحيحة) على سيينا (الصحيحة والأكثر شهرة)
المسافات؟ ما هذا؟ هل تقصد خلايا النحل؟
البنزين قابل للاشتعال أيضًا. كما هو موضح، يتم الاحتفاظ بالمادة تحت ضغط عالٍ، أي في حاوية مغلقة. حتى الآن لم أسمع قط عن سيارة تعمل بالبنزين انفجرت.
ماذا عن القابلية العالية للاشتعال للهيدروجين؟ وكان هذا هو السبب وراء عدم وجود مثل هذه المركبات اليوم. الآن أصبح قابلاً للاشتعال أربع مرات أكثر؟ ياني قنبلة محترمة.