طاقة الهيدروجين تقرع الأبواب
د. أيّوب أبو ديّة - اخترع وليام جروف الإنجليزي خلايا الوقود الهيدروجينية في عام 1839، ولكن العلماء لم يستطيعوا استثمار اختراعه حتى مطلع الستينيات من القرن العشرين، كحال اكتشاف الكهرباء عندما لم تـُعرف استخداماتها الواسعة النطاق عندما اكتشفت. إذ قامت شركة ’’جنرال الكتريك’’ باستثمار هذا الاختراع في المركبة الفضائية ’’أبوللو’’ التي انطلقت صوب القمر وزودتها بالخلايا الهيدروجينية التي قامت بتزويد المركبة الفضائية بالكهرباء والماء النقي الكافي لشرب طاقم المركبة.
لا يوجد الهيدروجين على الأرض منفرداً بصورة حرّة ولكنه يشكل نحو ثلث كتلة الشمس ونحو 90 % من كتلة الكون، وهو ثالث أكثر العناصر توافراً على كوكبنا الأرض. وقد كان ممكناً التقاط الهيدروجين وتزويد المركبة الفضائية بالطاقة.
إن مبدأ عمل النظام هو مرور غاز الهيدروجين H2 من خلال غشاء مصنوع من البلاتين مما يؤدي إلى انحلال جزيء الهيدروجين إلى أيون موجب (بروتون) وإلكترون سالب. وفيما يتشكل من مرور الإلكترونات في دارة كهربائية تيار كهربائي، فإنها تعاود الاتحاد بالأكسجين عند خروجها من الدارة لتوليد الماء H2O.
في آيسلندا هناك محطة لتوليد الطاقة الكهربائية من الهيدروجين قدرتها MW8، ولكن الكفاءَة تزداد بوتيرة متسارعة في العالم، وأخذت تتنوع وسائل إنتاج الطاقة الكهربائية من الهيدروجين بشكل كبير، وغدت تستخدم الطاقة الشمسية لفصل الهيدروجين عن الماء، وكذلك تستخدم الطاقة النووية للغرض ذاته.
وهناك محاولات لإنتاج الهيدروجين من البكتيريا والطحالب، وبذلك يمكننا تخفيف أضرار محطات الطاقة النووية ومخاطرها؛ المتمثلة في التعامل مع المواد المشعة والنفايات النووية ومخاطر الحروب باستخدام المواد المشعة الناجمة عن فضلات المفاعلات النووية في تغليف القذائف باليورانيوم المستنفذ.
إن كل كيلوغرام من اليورانيوم المخصب الجاهز للاستخدام في المفاعل النووي ينتج في مقابله أحد عشر كيلوغراماً من اليورانيوم المستنفد.
إن اليورانيوم المستنفد هو مادة كيميائية سامة ومركب مشع، ويستخدم في الذخائر الخارقة للدروع بفعل كثافته المرتفعة التي تبلغ 7,1 مرة كثافة عنصر الرصاص، الأمر الذي ينتج عنه زيادة مدى القذائف وزيادة قدرتها على اختراق الدروع بفعل طاقة الحركة الأكبر التي تمتلكها. ويتم تصنيع الجزء الخارق من الذخيرة بإضافة مواد كالتيتانيوم إليه لزيادة قوته ومقاومته للصدأ.
يتم تخزين الهيدروجين بالضغط، على نحو ما يُضغط الغاز الطبيعي ليصبح سائلاً، ويتراوح الضغط حسب طبيعة التخزين، إذ يتراوح من 12 بار إلى نحو 600 بار، ويعتبر الهيدروجين الأكثر تركيزاً للطاقة بعد الوقود النووي، فالطاقة المنتجة من وحدة الكتلة تعادل نحو ثلاث مرات قدرة البنزين، على سبيل المثال. ولذلك يتم استخدامه على نطاق واسع في استكشاف الفضاء.
ولتجاوز مخاطر انفجار الهيدروجين أو احتراقه، لأنه يشتعل عند درجة حرارة عالية، ومن دون لهب مرئي، فإنه ينبغي حماية مستودعاته بعناية بالغة؛ كذلك يؤدي استنشاقه إلى حروق في الجهاز التنفسي، وبما أنه أكثر العناصر نفاذاً في المواد الطبيعية، ولمّا كان لا لون ولا طعم ولا رائحة له، فينبغي التعامل معه بالحذر الشديد، وهذه هي إحدى سلبيات استعماله. وبمرور الوقت وتعاظم ’’صناعة المعرفة’’ فإن عامل الأمان في تحسّن مستمر، تماماً كما هي الحال عليه في صناعة الطاقة النووية.
ويستخدم الهيدروجين اليوم في توليد الطاقة في العديد من الصناعات وفي تسيير المركبات. وتتنافس شركات تصنيع المركبات العالمية لإنتاج مركبات حديثة تسير على طاقة الهيدروجين بعد أن غدت محطات توزيع الهيدروجين أكثر انتشاراً في بعض دول العالم المتقدم، كما أنها غدت أكثر أماناً. وهذه المركبات لا تؤدي إلى تلوث في البيئة على الإطلاق، إذ أن ناتج عملية إنتاج الطاقة من الهيدورجين هو الماء النقي الصافي. والهيدروجين ربما يكون وقود المستقبل للطائرات، فبدلاً من أن تنفث الطائرات الغازات في الغلاف الجوي للأرض والتي تؤدي إلى ظاهرة الانحباس الحراري وارتفاع درجة حرارة الأرض وتغير المناخ وما إلى ذلك، فإنها سوف تطلق بخار الماء الناجم عن الاحتراق.
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)