وفي مجال المحركات والطاقات المتجددة فإن أحد الأهداف الرئيسية هو إيجاد البدائل التي لا تلوث الغلاف الجوي وتحررنا من الاعتماد على الوقود الأحفوري. يبدو أن أيام محركات الاحتراق التي تعمل بالديزل والبنزين أصبحت معدودة، في حين اكتسبت السيارات الكهربائية أهمية في السنوات الأخيرة. ومع ذلك، تظهر محركات الهيدروجين كحل واعد بسبب قدراتها وأدائها العالي.
هل أنت مهتم بمعرفة كل شيء عن محركات الهيدروجين؟
تشغيل محرك الهيدروجين
إن تشغيل محرك الهيدروجين يشبه إلى حد كبير تشغيل المحرك الكهربائي، على الرغم من وجود اختلاف رئيسي واحد: كلاهما يستخدم الكهرباء لدفع السيارة، لكنهما يحصلان على تلك الطاقة بطرق مختلفة.
الكثير سيارات الهيدروجين تعمل من خلال مزيج من نوعين من المحركات: محرك احتراق داخلي والآخر كهربائي. المفتاح هو خلية الوقود، التي تولد الكهرباء من التفاعل الكيميائي بين الهيدروجين المخزن والأكسجين في الهواء.
على المستوى التقني، تمتلك الخلايا الموجودة في خلية الوقود قطبًا موجبًا (الأنود) وقطبًا سالبًا (الكاثود)، يفصل بينهما غشاء. وعندما تمر أيونات الهيدروجين والإلكترونات عبر هذا الغشاء، فإنها تولد تيارًا كهربائيًا يتم تخزينه في البطارية. يتم استخدام هذه الطاقة لتحريك السيارة عند الحاجة.
الميزة الرئيسية هي أن انبعاثات ماسورة العادم ليست أكثر من بخار الماءمما يجعل هذه المركبات خيارًا نظيفًا. على الرغم من أن بخار الماء هو أحد الغازات الدفيئة الطبيعية، إلا أن دورته في الغلاف الجوي قصيرة جدًا، لذا فإن تأثيره على ظاهرة الاحتباس الحراري ضئيل للغاية.
وبالتالي فإن محرك الهيدروجين هو تقنية يمكن أن تحدث فرقًا في التحول نحو النقل بدون انبعاثات.
مشاكل محرك الهيدروجين
وعلى الرغم من مميزاته، فإن محركات الهيدروجين مواجهة بعض التحديات الرئيسية. واحدة من المشاكل الرئيسية هي نقص البنية التحتية للتزود بالوقود الهيدروجين. يوجد حاليًا عدد قليل جدًا من محطات الشحن، مما يحد بشكل كبير من نطاق هذه المركبات، على الرغم من أنها يمكن أن توفر ما يصل إلى كم 596 استقلال.
علاوة على ذلك، فإن عملية إنتاج الهيدروجين ليست نظيفة تمامًا. على الرغم من أن السيارة لا تنتج أي انبعاثات أثناء التشغيل، إلا أن توليد الهيدروجين – سواء من خلال التحليل الكهربائي أو إعادة تشكيل الغاز الطبيعي – يتطلب طاقة تأتي في كثير من الحالات من مصادر غير متجددةمما يزيد من إجمالي انبعاثات دورة حياة السيارة.
بالمقارنة مع المحركات الكهربائية، يمكن أن تقدم المحركات الهيدروجينية نطاقًا مشابهًا لمحركات الاحتراق الداخلي، لكن التسارع والقوة لا يزالان لا يصلان إلى مستويات محركات البنزين أو الديزل التقليدية.
كيف تزود السيارة بالوقود بالهيدروجين؟
إن إعادة شحن سيارة الهيدروجين هي عملية بسيطة وسريعة، تشبه عملية سيارة الاحتراق الداخلي. تتم عملية التزود بالوقود باستخدام خرطوم يغلق خزان السيارة، ويحقن الهيدروجين المضغوط في الخزان.
يعد وقت الشحن أحد المزايا الرئيسية لسيارات الهيدروجين: يتم إعادة شحنها بالكامل في خمس دقائق فقطمما يجعلها خيارًا أكثر ملاءمة من بعض السيارات الكهربائية، التي تتطلب مزيدًا من الوقت لشحنها بالكامل.
سلامة الهيدروجين
أحد التحديات التكنولوجية الرئيسية التي تواجه مصنعي مركبات الهيدروجين هو ضمان سلامة خزانات الهيدروجين في حالات الحوادث. يجب أن تتحمل هذه الخزانات الصدمات الأمامية والجانبية دون التعرض لخطر الانفجار.
تم تجهيز مركبات الهيدروجين بأنظمة أمان متقدمة تعمل على إيقاف تدفق الهيدروجين في حالة حدوث تصادم. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر الهيدروجين غازًا خفيفًا للغاية، لذلك في حالة حدوث تسرب، سينتشر الهيدروجين بسرعة في الغلاف الجوي ولن يشكل خطرًا كبيرًا مثل الغازات الأخرى القابلة للاشتعال المستخدمة في المركبات التقليدية.
أساطير وحقائق محركات الهيدروجين
هناك العديد من الخرافات المحيطة بمحركات الهيدروجين، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الجهل العام. أدناه، ننكر بعضًا من أكثرها شيوعًا:
- أنها لا تعمل فقط على الهيدروجين: ولا تعتمد محركات الهيدروجين على هذا الغاز حصريًا. إنهم بحاجة إلى الكهرباء للعمل وتكنولوجيا خلايا الوقود لتوليد تلك الطاقة.
- تتطلب الصيانة: مركبات الهيدروجين ليست خالية من الصيانة. من الضروري فحص الشوارد بشكل دوري لضمان التشغيل السليم.
- التكلفة مرتفعة: وعلى الرغم من انخفاض الأسعار بشكل طفيف، إلا أن التكلفة المرتفعة لإنتاج الهيدروجين تظل عائقًا أمام التبني الشامل.
وفيما يتعلق بالقيادة الذاتية، يمكن لبعض الطرازات الحالية، مثل Hyundai NEXO، السفر لمسافة تصل إلى 666 كيلومترًا مع إعادة شحن الهيدروجين بالكامل.
كما تظهر سيارات الهيدروجين قيادة وتسارع مماثلين للسيارات الكهربائية، وهو ما يمثل تحسنا كبيرا عن الإصدارات الأولى من هذه التكنولوجيا.
يتمتع الهيدروجين بإمكانيات هائلة، لكن لا يزال من الضروري مواصلة العمل على البنية التحتية للتزود بالوقود وخفض تكاليف إنتاج الوقود.
تتمتع محركات الهيدروجين بإمكانات كبيرة لتصبح جزءًا أساسيًا من مستقبل النقل النظيف. تستمر التكنولوجيا في التقدم، وعلى الرغم من أنه لا تزال هناك العديد من التحديات التي تنتظرنا، فلا شك أن محركات الهيدروجين تحتل مكانًا مهمًا على طريق الاستدامة.