سيارة الهيدروجين التي تعمل على خلايا الوقود التجريبية وهي سيارة أصبحت الآن مطروحة في الأسواق .. حيث تعمل هذه السيارة على غاز الهيدروجين وتزن إحداها - هوندا إف سي إكس على سبيل المثال -مايقارب 1680 كغ بقوة 107 حصان وتملك نظام ملاحة وتحكم كهربائي كامل وبها أربعة مقاعد مريحة تتسع لأربعة بالغين وتعمل بسلاسة في درجات الحرارة المنخفضة جدا والتي تصل إلى -30 درجة مئوية وتسير عندما تكون معبئة بالهيدروجين بإستطاعتها الكاملة أي بسعة ( 171 ليتر ) مسافة 570 كيلومتراً
إن الذي جعل هذه السيارة الخضراء حقيقة هو ما يدعى " خلايا الوقود " والتي تحول الهيدروجين إلى كهرباء ولا ينتج عن هذه العملية سوى الماء والحرارة أي أنها غير ملوثة على الإطلاق بنسبة 100% , وخلايا الوقود عبارة غشاء تبادل بوليميري حيث تتميز هذه الخلية بصغر حجمها وخفة وزنها وتتألف من قطبين " كاثود وآنود " ومحفز وغشاء إنتقائي يتم دفع الهيدروجين إلى داخل الآنود بصيغته " H2 " ويقوم الآنود بتفكيك الرابطة بين هذين الجزيئين ويحول الذرة إلى أيونات الهيدروجين وتعبر عذه الأيونات عبر الغشاء الإنتقائي إلى الكاثود وتبقى الإلكترونات المتحررة والتي تمكن توجيهها لتُسخر بالقيام بأعمال عدة وكما تم وضع الهيدروجين بالقرب من الآنود يتم دفع الأُكسجين بالقرب من الكاثود حيث تلتقي الأيونات الحرة لكي تتحد مع الأكسجين وتكون الماء الذي يطرح مع الحرارة من خلال عادم السيارة ويعود أساس هذه الفكرة في الأساس إلى عام 1839 حيث إقترح السير ويليم روبرت جروف أنه كما يمكننا تحرير الماء بواسطة الكهرباء إلى جزيئاتها الأساسية ( الهيدروجين والأكسجين ) فإنه يمكننا فعل الأمر بصورة معكوسة ومن ثم طورت هذه الفكرة لتأخذ ابعادها العلمية الواضحة على يد فرانسيس باكون في منتصف القرن العشرين وعلى خُطى هذين العالمين تم إنتاج أول خلية وقود تعمل بالهيدروجين ويتم إنتاج الهيدروجين اليوم بعدة طرق أهمها استخلاصه من الهيدروكربونات وتحديدا من غاز الميثان كما في المعادلة التالية
CH4 + H2O → CO + 3 H2 + 191.7 kJ/mol
ويمكن إنتاجه من المخلفات الحيوية و العضوية وحتماً من الماء بالطرق التقليدية
وتتمثل مشاكل استخدام هذه السيارات بثلاث هي :-
أولا : كلفة تطوير خلايا الوقود وهي مرتفعة حتى الآن لأنها لم تحظى بالاهتمام الكافي كما كلفة البنى التحتية المطلوبة لاستخدام الهيدروجين كمصدر لطاقة السيارات مرتفعة جداً إذ يمكنك تصور نفسك تملك سيارة تعمل بطاقة الهيدروجين ولكن لايوجد محطات تعبئة ولكن هذه المشكلة يمكن تقليل مدى تأثيرها إذ أن بعض الخبراء اليوم يرجحون بناء أنظمة إنتاج هيدروجين صغيرة جدا يمكنها أن تتسع في كراج سيارات المنزل وتعمل على الماء والطاقة الشمسية أو الكهربائية وبعض المتفائلين من الخبراء يرجحون أنه خلال عدة أعوام يمكن وضع وحدة إنتاج هيدروجين في داخل كل سيارة تستهلك الماء وتطرد الماء ويذكر أن حاكم كاليفورنيا " أرنولد شوازنيجير " مشروع توزيع محطات هيدروجين داخل كاليفورنيا بكلفة نصف مليار دولار لكي يدفع المواطنين لشراء سيارات الهيدروجين الخضراء
ثانياً : كلفة هذه السيارات وسبب هذه الكلفة المرتفعة هو وجوب إستخدام البلاتين كمحفز في خلايا الوقود وتقدر تكلفة الواحدة منها اليوم بما يقارب 100000$ ولكن الخبراء يعزون هذا لنقص الطلب ونقص التمويل ويذكر انه يمكن استخدام محفزات غير البلاتين بتلكفة أقل.
ثالثاً : مشكلة تخزين غاز الهيدروجين فالهيدروجين غاز ينتشر في جميع الأنحاء ويتوجب تحويله لسائل تحت ضغط مرتفع ليتم تعبئته في السيارات كما يجب الحرص على عدم تعرض خزانه لحرارة لكي لا يتمدد هذا الغاز وهنالك مشكلة أُخرى أن غاز الهيدروجين سريع الإشتعال وصحيح ان الحرائق الناتجة عنه ليست مرتفعة الحرارة كما حرائق الوقود الا انها تكون خطيرة في معظم الحالات .. ولكن حرائق الهيدروجين لا تنتشر ولا تمتد وتنطفأ بسرعة
ويقول الخبراء فيما يتعلق في هذه المشاكل الثلاث السابقة انه يمكن تجاوزها بسهولة في السنوات القليلة المقبلة فكما تم تجاوز الخوف من اشتعال البنزين والذي هو اشد خطراً فمن المحتم تجاوز مشاكل تسرب غاز الهيدروجين واشتعاله ويذكر أن أسواق العالم اليوم تملك م عدة سيارات تعمل على الهيدروجينوبحسب قول الخبيرJamie Page Deaton
فإن أفضل 5 سيارات تعمل على الهيدروجين هي :
Toyota Prius Hybrid وقد بيع منها 158,886
Toyota Camry Hybrid وقد بيع منها 46,000
Honda Civic Hybrid وقد بيع منها 31,000
Ford Escape and Mercury Mariner Hybrids وقد بيع منها 20,000
Toyota Highlander Hybrid وقد بيع منها أكثر من 10000
ويذكر أن حكومة أبو ظبي وبالتعاون مع مجموعة " مصدر " ستبني مصنع لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي ومن ثم سوف تستخدمه لإنتاج أكثر من 5% من الطاقة الكهربائية التي تحتاج إليها مدينة أبوظبي وهذا المشروع يعد الأول من نوعه وهو المشروع الأقل تلويثاً للبيئة بين مشاريع توليد الطاقة الكهربائية كما أن هذا المصنع سيؤهل لبيع الهيدروجين الحر لجميع أنحاء العالم مما يجعل المنطقة مستعدة لاستقبال هكذا نوعية من السيارات ولكن بدعم ووعي مجتمعي كبير من جميع الأطراف لحث الجهات المعنية على التحرك مع طليعة الدول لتقليل التلوث الهوائي والأمراض الناتجة عنه
الآن إفتح عينيك وأُنظر جيداً إلى هذا ..أنت تقف على أحد أرصفة الطرق وتمر أمامك العديد من السيارات تنفث عدد من الغازات السامة مثل أول وثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين، والكبريت والهيدروكربونات، وجزئيات المعادن مثل الرصاص والتي تعد خطيرة جداً على صحة الإنسان وماهي إلا برهة وقد أصبحت عرضة لعدة مخاطر فقد أصبحت عرضة لالتهابات الجهاز التنفسي، ومن ثم الربو الشعابي وهو عبارة عن انسداد المجرى الهوائي للإنسان، ويحدث نتيجة لانقباض المجرى الهوائي وزيادة الإفرازات المخاطية، وانقباض العضلات المبطنة للمجرى الهوائي مما يؤدي إلى صعوبة وصول الهواء للرئتين ويتسبب لدى المريض بكتمة شديدة وضيق في التنفس وسعال شديد. وإضافةً لهذا ستصاب بحساسية الجيوب الأنفية حيث ستشعر بصداع شديد جداً وعدم اتزان وشعور مستمر بالدوار إلى جانب ازدياد احتمالات الإصابة بسرطان الرئة، وأمراض أخرى مثل الأمراض الجلدية وهذا ليس كل شيء إذ أن عوادم المركبات تؤدي إلى حدوث طفرات تعمل على تفكيك السلسلة المزدوجة للحمض النووي، مسببة السرطان، إلى جانب ارتفاع ضغط الدم، وتشوه المناسل عند المواليد، كما تسبب العوادم نقصاً في عدد الحيوانات المنوية، وتؤثر بشكل سيئ على الجهاز العصبي كما تؤدي إلى نقص المناعة عند الإنسان، وعدم الاستجابة لعدد كبير من الأدوية وذلك لوجود المعادن في جسم الإنسان التي تدخل إليه عبر تنشق عوادم المركبات المحملة بجزئيات معدنية مثل الرصاص، مما يقلل أو يثبط من حركية الدواء وفاعليتهداخل الجسم.
إن الذي جعل هذه السيارة الخضراء حقيقة هو ما يدعى " خلايا الوقود " والتي تحول الهيدروجين إلى كهرباء ولا ينتج عن هذه العملية سوى الماء والحرارة أي أنها غير ملوثة على الإطلاق بنسبة 100% , وخلايا الوقود عبارة غشاء تبادل بوليميري حيث تتميز هذه الخلية بصغر حجمها وخفة وزنها وتتألف من قطبين " كاثود وآنود " ومحفز وغشاء إنتقائي يتم دفع الهيدروجين إلى داخل الآنود بصيغته " H2 " ويقوم الآنود بتفكيك الرابطة بين هذين الجزيئين ويحول الذرة إلى أيونات الهيدروجين وتعبر عذه الأيونات عبر الغشاء الإنتقائي إلى الكاثود وتبقى الإلكترونات المتحررة والتي تمكن توجيهها لتُسخر بالقيام بأعمال عدة وكما تم وضع الهيدروجين بالقرب من الآنود يتم دفع الأُكسجين بالقرب من الكاثود حيث تلتقي الأيونات الحرة لكي تتحد مع الأكسجين وتكون الماء الذي يطرح مع الحرارة من خلال عادم السيارة ويعود أساس هذه الفكرة في الأساس إلى عام 1839 حيث إقترح السير ويليم روبرت جروف أنه كما يمكننا تحرير الماء بواسطة الكهرباء إلى جزيئاتها الأساسية ( الهيدروجين والأكسجين ) فإنه يمكننا فعل الأمر بصورة معكوسة ومن ثم طورت هذه الفكرة لتأخذ ابعادها العلمية الواضحة على يد فرانسيس باكون في منتصف القرن العشرين وعلى خُطى هذين العالمين تم إنتاج أول خلية وقود تعمل بالهيدروجين ويتم إنتاج الهيدروجين اليوم بعدة طرق أهمها استخلاصه من الهيدروكربونات وتحديدا من غاز الميثان كما في المعادلة التالية
CH4 + H2O → CO + 3 H2 + 191.7 kJ/mol
ويمكن إنتاجه من المخلفات الحيوية و العضوية وحتماً من الماء بالطرق التقليدية
وتتمثل مشاكل استخدام هذه السيارات بثلاث هي :-
أولا : كلفة تطوير خلايا الوقود وهي مرتفعة حتى الآن لأنها لم تحظى بالاهتمام الكافي كما كلفة البنى التحتية المطلوبة لاستخدام الهيدروجين كمصدر لطاقة السيارات مرتفعة جداً إذ يمكنك تصور نفسك تملك سيارة تعمل بطاقة الهيدروجين ولكن لايوجد محطات تعبئة ولكن هذه المشكلة يمكن تقليل مدى تأثيرها إذ أن بعض الخبراء اليوم يرجحون بناء أنظمة إنتاج هيدروجين صغيرة جدا يمكنها أن تتسع في كراج سيارات المنزل وتعمل على الماء والطاقة الشمسية أو الكهربائية وبعض المتفائلين من الخبراء يرجحون أنه خلال عدة أعوام يمكن وضع وحدة إنتاج هيدروجين في داخل كل سيارة تستهلك الماء وتطرد الماء ويذكر أن حاكم كاليفورنيا " أرنولد شوازنيجير " مشروع توزيع محطات هيدروجين داخل كاليفورنيا بكلفة نصف مليار دولار لكي يدفع المواطنين لشراء سيارات الهيدروجين الخضراء
ثانياً : كلفة هذه السيارات وسبب هذه الكلفة المرتفعة هو وجوب إستخدام البلاتين كمحفز في خلايا الوقود وتقدر تكلفة الواحدة منها اليوم بما يقارب 100000$ ولكن الخبراء يعزون هذا لنقص الطلب ونقص التمويل ويذكر انه يمكن استخدام محفزات غير البلاتين بتلكفة أقل.
ثالثاً : مشكلة تخزين غاز الهيدروجين فالهيدروجين غاز ينتشر في جميع الأنحاء ويتوجب تحويله لسائل تحت ضغط مرتفع ليتم تعبئته في السيارات كما يجب الحرص على عدم تعرض خزانه لحرارة لكي لا يتمدد هذا الغاز وهنالك مشكلة أُخرى أن غاز الهيدروجين سريع الإشتعال وصحيح ان الحرائق الناتجة عنه ليست مرتفعة الحرارة كما حرائق الوقود الا انها تكون خطيرة في معظم الحالات .. ولكن حرائق الهيدروجين لا تنتشر ولا تمتد وتنطفأ بسرعة
ويقول الخبراء فيما يتعلق في هذه المشاكل الثلاث السابقة انه يمكن تجاوزها بسهولة في السنوات القليلة المقبلة فكما تم تجاوز الخوف من اشتعال البنزين والذي هو اشد خطراً فمن المحتم تجاوز مشاكل تسرب غاز الهيدروجين واشتعاله ويذكر أن أسواق العالم اليوم تملك م عدة سيارات تعمل على الهيدروجينوبحسب قول الخبيرJamie Page Deaton
فإن أفضل 5 سيارات تعمل على الهيدروجين هي :
Toyota Prius Hybrid وقد بيع منها 158,886
Toyota Camry Hybrid وقد بيع منها 46,000
Honda Civic Hybrid وقد بيع منها 31,000
Ford Escape and Mercury Mariner Hybrids وقد بيع منها 20,000
Toyota Highlander Hybrid وقد بيع منها أكثر من 10000
ويذكر أن حكومة أبو ظبي وبالتعاون مع مجموعة " مصدر " ستبني مصنع لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي ومن ثم سوف تستخدمه لإنتاج أكثر من 5% من الطاقة الكهربائية التي تحتاج إليها مدينة أبوظبي وهذا المشروع يعد الأول من نوعه وهو المشروع الأقل تلويثاً للبيئة بين مشاريع توليد الطاقة الكهربائية كما أن هذا المصنع سيؤهل لبيع الهيدروجين الحر لجميع أنحاء العالم مما يجعل المنطقة مستعدة لاستقبال هكذا نوعية من السيارات ولكن بدعم ووعي مجتمعي كبير من جميع الأطراف لحث الجهات المعنية على التحرك مع طليعة الدول لتقليل التلوث الهوائي والأمراض الناتجة عنه
الآن إفتح عينيك وأُنظر جيداً إلى هذا ..أنت تقف على أحد أرصفة الطرق وتمر أمامك العديد من السيارات تنفث عدد من الغازات السامة مثل أول وثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين، والكبريت والهيدروكربونات، وجزئيات المعادن مثل الرصاص والتي تعد خطيرة جداً على صحة الإنسان وماهي إلا برهة وقد أصبحت عرضة لعدة مخاطر فقد أصبحت عرضة لالتهابات الجهاز التنفسي، ومن ثم الربو الشعابي وهو عبارة عن انسداد المجرى الهوائي للإنسان، ويحدث نتيجة لانقباض المجرى الهوائي وزيادة الإفرازات المخاطية، وانقباض العضلات المبطنة للمجرى الهوائي مما يؤدي إلى صعوبة وصول الهواء للرئتين ويتسبب لدى المريض بكتمة شديدة وضيق في التنفس وسعال شديد. وإضافةً لهذا ستصاب بحساسية الجيوب الأنفية حيث ستشعر بصداع شديد جداً وعدم اتزان وشعور مستمر بالدوار إلى جانب ازدياد احتمالات الإصابة بسرطان الرئة، وأمراض أخرى مثل الأمراض الجلدية وهذا ليس كل شيء إذ أن عوادم المركبات تؤدي إلى حدوث طفرات تعمل على تفكيك السلسلة المزدوجة للحمض النووي، مسببة السرطان، إلى جانب ارتفاع ضغط الدم، وتشوه المناسل عند المواليد، كما تسبب العوادم نقصاً في عدد الحيوانات المنوية، وتؤثر بشكل سيئ على الجهاز العصبي كما تؤدي إلى نقص المناعة عند الإنسان، وعدم الاستجابة لعدد كبير من الأدوية وذلك لوجود المعادن في جسم الإنسان التي تدخل إليه عبر تنشق عوادم المركبات المحملة بجزئيات معدنية مثل الرصاص، مما يقلل أو يثبط من حركية الدواء وفاعليتهداخل الجسم.
