تعتبر سيارات خلايا الوقود (Fuel cell) نوع من أنواع السيارات الكهربائية، ولكن بدلاً من أن يتم استخدام البطاريات كمصدر أساسي للطاقة يتم استخدام خلايا الوقود الهيدروجينية لإمداد المحرك الكهربائي بالطاقة، وفي هذا المقال سنتعرف على طريقة عمل خلايا الوقود وأبرز إيجابيات وسلبيات السيارات التي تعمل على خلايا الوقود.
تعمل سيارات خلايا الوقود أو ما يعرف بـ (FCEVs) عن طريق استخدام الهيدروجين كمصدر أساسي لتغذية المحرك الكهربائي بالطاقة، حيث يتم تعبئة الخزان بالهيدروجين المضغوط ومن ثم يتم إدخاله إلى القطب الموجب (Anode) من خلية الوقود ويتم إدخال الأوكسجين من الهواء الخارجي إلى القطب السالب (Cathode)، تنتقل جزيئات الأوكسجين عبر السائل المنحل بالكهرباء (Electrolyte) إلى الذرات الموجبة من الهيدروجين والذي بدوره سوف ينتج الماء كناتج انبعاثات كما في الشكل (2)، أما الذرات السالبة فيتم تحويلها إلى طاقة كهربائية عن طريق تفاعلها مع المحفز (Catalyst) ويتم نقل هذه الطاقة الناتجة إلى المحركات الكهربائية أو إلى البطاريات لشحنها، حيث أن هذه البطاريات شبيهة بتلك الموجودة في السيارات الهجينة (hybrid) والتي بدورها تمد بعضاً من الطاقة إلى المحرك الكهربائي كما يظهر الشكل (1).
إيجابيات سيارات خلايا الوقود:
- التزود بالهيدروجين في وقت قصير يتراوح بين 3-5 دقائق.
- ناتج الانبعاثات غير ضار وهو ماء فقط.
- مدى قيادة طويل بمتوسط 500 كيلومتر.
سلبياتها:
- شح في البنية التحتية وأماكن التزود بالهيدروجين.
- الأضرار البيئية لعملية انتاج الهيدروجين المضغوط.
- تكلفة الوقود عالية جداً.
سيارات الهيدروجين تعتبر أقل كفاءة من السيارات الكهربائية حالياً؛ لأن الهيدروجين يتم استخراجه وضغطه ثم يمتزج مع الأكسجين في مجموعة خلايا الوقود لتوليد الكهرباء حيث أن هذه العملية في السيارات الكهربائية تتم مباشرةً عبر البطاريات، وأيضاً تصنيع بطاريات الليثيوم أيون للسيارات الكهربائية يؤدي إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ما يقدر بحوالي 83 جرام/كم، بالمقارنة سيارات الهيدروجين، مثل: Toyota Mirai تنبعث منها حوالي 120 جرام/كم من ثاني أكسيد الكربون، ولكن يمكن خفض هذه الانبعاثات بشكل كبير عندما يتم إنتاج الهيدروجين بواسطة مصادر الطاقة المتجددة [3].
في الوقت الحالي من الفعال جداً أن يتم استعمال الهيدروجين كوقود للشاحنات؛ بسبب خفة وزنة وسرعة إعادة تعبئته بعكس لو تم استخدام البطاريات حيث أن وزنها ثقيل جداً وتحتاج إلى وقت طويل لإعادة الشحن.
