این مقاله را به اشتراک بگذارید
عده ای معتقدند گاز هیدروژن سوخت پاکِ آینده خواهد بود. محققان طرحی در اروپا می خواهند با تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها اولین شبکه سراسری سوخت رسانی هیدروژن را برای رانندگانِ خودروهای هیدروژنی در اروپا به راه بیندازند. در حال حاضر دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد. یکی از راههای کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن استفاده از هیدروژن به جای بنزین و دیزل است. محققان طرح اروپایی تبدیل هیدروژن به سوخت اصلی خودروها در دانمارک به دنبال راهی برای پیشبرد این فناوری هستند. در اروپا در حال حاضر تنها چند صد وسیله نقلیه با سوخت گاز هیدروژن وجود دارد.دانمارک اولین کشور دنیاست که در آن شبکه ملی سوخت رسانی برای هیدروژن وجود دارد. حدود 10 جایگاه سوخت رسانی هیدروژنی در نقاط استراتژیک کشور راه اندازی شده است.
خودروی هیدروژنی چیست ؟
خودروهای پیل سوختی یا خودرو هیدروژنی به اتومبیل هایی اطلاق می شود که باتری مورد استفاده در آن ها هیدروژن/اکسیژن است. برخلاف باتری های معمول مورد استفاده، باتری های هیدروژنی ساختار بسته ی مملو از مواد شیمیایی ندارند، بلکه می توان آن ها را با گاز هیدروژن شارژ کرد. شماری از باتری ها علاوه بر هیدروژن توانایی کار با گازهای دیگر، نظیر متان و بنزین را دارند، اما این موارد در کاربردهای محدود صنعتی چون نیروگاه ها یا لیفتراک ها مورد استفاده قرار می گیرند.
بخوانید: خودروهای هیبریدی چگونه کار میکنند؟
نحوه کار کردن خودروی هیدروژنی
اصول کاری پیل سوختی بر ایجاد پیوند میان دو عنصر اکسیژن و هیدروژن و تولید آب و الکتریسیته استوار است. تا اینجای کار همه چیز خوب به نظر می رسد چراکه هردوی عناصر لازم برای این واکنش به وفور در دسترس است و این فرآیند هم بسیار پاک است و هیچ آلایندگی تولید نمی کند. مشکل، اما وقتی آشکار می شود که اکسیژن و هیدروژن از ترکیب شدن با هم سر باز می زنند. متاسفانه در حالت طبیعی اکسیژن و هیدروژن هیچ میلی به ترکیب شدن با هم ندارند و این وظیفه مهندسان است تا بتوانند روشی برای ترکیب کردن این دو ماده و تولید الکتریسیته پیدا کنند و اینجاست که پیچیدگی های یک سلول پیل سوختی مشخص می شود. برای آنکه بتوان هیدروژن و اکسیژن را با هم ترکیب کرد نیاز است ساختار آن ها شکسته شود. برای این منظور دانشمندان موفق شده اند کاتالیست های ویژه ای را طراحی کنند که می تواند با تغییر در ساختار این دو ماده آن ها را وادار به ترکیب با یکدیگر کند.
در یک سلول سوختی، گاز هیدروژن به صورت H 2 به یک سمت پیل تزریق می شود که حکم آند را در باتری های معمولی دارد .این گاز در اصل حکم سوخت را دارد و عملا مصرف می شود و واژه پیل «سوختی» نیز به همین دلیل به این سیستم داده شده است. ساختار گاز هیدروژن در مواجهه با کاتالیزور که به طور معمول از جنس پلاتین است، تجزیه می شود و به این ترتیب یون های مثبت هیدروژن‌و الکترون آزاد می شود. به طور معمول این دو بخش تمایل دارند به مسیر خود در پیل سوختی ادامه دهند، اما پس از کاتالیزور، یک لایه دیگر موسوم به الکترولیت که می تواند ساختار های مختلفی داشته باشد وجود دارد که تنها به یون های مثبت اجازه عبور می دهد و به این ترتیب الکترون ها که بار منفی دارند نمی توانند از آن گذر کنند.
این الکترون ها ناچارند در مدار خارجی جریان پیدا کنند و به این ترتیب به سمت مصرف کننده جریان الکتریکی که در اینجا موتور الکتریکی خودرو است می روند. در داخل پیل سوختی یون های هیدروژن که بار مثبت دارند و الکترون خود را از دست داده اند در ادامه مسیر خود به سمت کاتد می روند. از سوی دیگر الکترون ها نیز در ادامه مسیر خود از مصرف کننده جریان الکتریکی به سمت کاتد می آیند .به طور کلی جریان الکتریکی باید به صورت بسته باشد به این معنا که الکترون ها بتوانند در یک مدار بسته حرکت کنند تا جریان تولید شود). در کاتد، یون های مثبت هیدروژن‌و الکترون ها با اکسیژن برخورد می کنند که حاصل آن فرمول مشهور ترکیب هیدروژن و اکسیژن، آب است.به این ترتیب در پروسه این فعل وانفعالات، جریان الکتریسیته، آب و البته مقداری گرما تولید می شود. این گرما باعث می شود آب تولید شده به صورت بخار باشد و به همین دلیل است که از اگزوز خودرو های مجهز به پیل سوختی بخار آب خارج می شود. در این فرآیند هیچ آلاینده زیست محیطی تولید نمی شود و خروجی خودرو تنها بخار آب است و به همین دلیل این خودرو ها جزو خودرو های فاقد آلایندگی طبقه بندی می شوند.
نحوه سوخت گیری خودرو های هیدروژنی
یک ایستگاه سوخت هیدروژنی می‌تواند دقیقا مانند پمپ بنزین‌های معمولی، هیدروژن موردنیاز خود را از طریق تانکرهای بزرگ و تریلرهای سوخت دریافت کند، اما یک تفاوت مثبت بسیار مهم دارد؛ هرچند تولید بنزین نیازمند پالایشگاه، فناوری خاص و سرمایه‌گذاری سنگین است، تولید هیدروژن چندان سخت نیست و می‌تواند در همان محل ایستگاه از آب یا گاز طبیعی گرفته شود. از سویی دیگر هیدروژن به آسانی می‌تواند در یک پالایشگاه تولید و از طریق لوله‌کشی به ایستگاه سوخت‌گیری فرستاده شود که هم‌اکنون در آمریکا از این روش استفاده می‌شود.
