تخطى إلى المحتوى

توليد الكهرباء بالهيدروجين

الطاقة المتجددة متنوعة و طرائقها كثيرة، و حتى تُغطي نسبة كبيرة من الأحمال لا بد من تنوعها فهناك وسائل تستفيد من الشمس كالخلايا الشمسية و من الرياح أيضًا، كما أن هناك الطاقة النووية و التي يُعد لها الخطط في السعودية، و هنا الحديث يقتصر عن وضعنا جغرافيا في السعودية و الدول الشبيهة، أيضًا هناك و هو موضوع هذه المقالة الطاقة الهيدروجينية و التي لها نصيب كبير في هذا الزخم و نيوم تنوي الاعتماد عليها كأحد المولّدين و سنأتي بالحديث عنها.

 

بالحديث عن عنصر الهيدروجين فإنه الأكثر وفرة كونيًا و هو يظهر على أعلى يسار الجدول الذري، ولأنه أقل كثافة من بقية غازات الهواء فهو لا يكون بحالته الغازية بقرب السطح ولا يوجد مستقلاً لوحده بل يدخل مع الذرات الأخرى في العناصر مثل الماء و المركبات العضوية، وتكوين ذرته بسيط فهو يتألف من بروتون واحد و إلكترون واحد كما بالصورة التالية:

الصورةالصورة

الخلية التي بها ينتج الكهرباء باستخدام الهيدروجين مشابهة لتكوين البطاريات الجلفانية، حيث يكون بخلية الهيدروجين (آنود) و (كاثود) توصيلات الخلية كما بالشكل التالي، و المصباح يمثل أي حمل كهربائي مراد توصيل الطاقة إليه..
الصورة
فكرة العمل أن يُملأ (الأنود)بالهيدروجين و(الكاثود)بالأكسجين،  و عند الشريط الاخضر حاجز يقوم بعملية تحفيز كيمائية بحيث يسلب كل ذرة هيدروجين الإلكترون الوحيد الذي معها، فتتحول إلى أيونات موجبة H+ غير مستقرة و إلكترونات حرة تجبر على المرور في الدائرة الكهربائية فتغدي الحمل بالقدرة، بينما أيونات الهيدروجين تمر في الوسط الرمادي لتصل إلى الجهة الأخرى عند (الكاثود).
الدائرة الكهربائية التي تغذي الحمل من الجهة الأخرى مربوطة بـ(الكآثود) المملوء بجزيئات الأكسجين، و لما تأتيها الإلكترونات تكتسب كل ذرة أكسجين إلكترونيين 2e فتصبح بأيون ثنائي سالب، و بوصول أيونات الهيدروجين الموجبة الغير مستقرة تتفاعل كل ذرتين من الهيدروجين مع ذرة أكسجين لتشكل جزيء الماء H2O!
الصورة
النتيجة من كل ما ذكرنا: تم تغذية الحمل بالقدرة المطلوبة، أنتجنا الكهرباء و الناتج من عملية التوليد فقط ماء نظيف بلا غازات مضرة! لكن ماذا عن السلبيات؟
– جزئيات الهيدروجين كما أسلفنا ليست موجودة بالحالة الطبيعية مستقلة، بل هي مشتركة في تكوين عناصر مختلفة، و حتى نفككها نحتاج لطاقة!
مثلاً في حالة التحليل الكهربائي للماء و هي تكون بتمرير تيار كهربائي داخل السائل فيتفكك عنصراه الأكسجين و الهيدروجين، أو من خلال تفكيك المواد العضوية كـmethane لكن حينئذ ستكون النتائج المنبعثة سيئة على الكوكب.
– كثافة الهيدروجين قليلة فتحتاج لنقله إلى ضغطه بصورة شديدة تسمح بالتحكم به، أيضا قابلية الهيدروجين للاحتراق بصورة شديدة فهو عنصر خطير و يحتاج إلى إجراءات سلامة حوله، أيضا من سلبيات جهاز توليد الكهرباء بالهيدروجين حرارته العالية جداً و بالتالي يحتاج إلى التبريد، و عنصر الأكسجين أصلاً يعتبر غازاً حارِقاً و وجوده مع الهيدروجين خطر كبير، لذلك يجب العناية و مراقبة التفاعلات التي ستحدث عند (الكاثود) حتى لا تنتج انفجارًا بدل أن تنتج ماءً.
من مميزات هذه الطريقة أيضًا إمكانية تحويل الهيدروجين إلى عنصر وسيط ناقل للطاقة المولدة من المصادر المتجددة كالخلايا الشمسية أو من طاقة الرياح، فيعيب هذه الوسائل أن القدرة المولدة يجب أن تستخدم آنيا ولا يمكن الاحتفاظ بها أو تخزينها ببطاريات و هذا عائق، فمن خلال الطاقة المولدة من الوسائل المتجددة الفائضة بإمكاننا استخدامها لتجهيز جزئيات الهيدروجين و الاحتفاظ بها و استخدامها لاحقاً بالخلية الهيدروجينية حين الحاجة لها.

كاتب