۱.انرژی هیدروژن چیست؟
هیدروژن، عنصر شماره یک در جدول تناوبی، کمترین تعداد پروتون، یعنی فقط یکی، را دارد. اتم هیدروژن همچنین کوچکترین و سبکترین اتم در بین تمام اتمها است. هیدروژن عمدتاً به شکل ترکیبی خود روی زمین ظاهر میشود که برجستهترین آن آب است که گستردهترین ماده در جهان هستی است.
هیدروژن ارزش احتراق بسیار بالایی دارد. مقدار گرمای آزاد شده از سوختن جرم یکسانی از گاز طبیعی، بنزین و هیدروژن را با هم مقایسه کنید:
تحت شرایط یکسان،
طبق اندازهگیری، سوزاندن ۱ گرم گاز طبیعی حدود ۵۵.۸۱ کیلوژول گرما تولید میکند؛
سوزاندن ۱ گرم بنزین حدود ۴۸.۴ کیلوژول گرما آزاد میکند؛
سوختن ۱ گرم هیدروژن حدود ۱۴۲.۹ کیلوژول گرما آزاد میکند.
سوختن هیدروژن ۲.۵۶ برابر گاز طبیعی و ۲.۹۵ برابر بنزین گرما آزاد میکند. از این دادهها به راحتی میتوان دریافت که هیدروژن خواص اساسی سوخت ایدهآل را دارد - ارزش احتراق بالا!
انرژی هیدروژن عمدتاً به انرژی ثانویه تعلق دارد، نکته کلیدی در این است که آیا منطق، فناوری و اقتصاد آن اهمیت و ارزش تعادل اکولوژیکی، حاکمیت محیطی و تغییرات اقلیمی را دارد یا خیر. انرژی ثانویه به حلقه واسط بین انرژی اولیه و کاربران انرژی تعلق دارد و میتوان آن را به دو دسته تقسیم کرد: یکی «منبع عملکرد فرآیند» و دیگری «انرژی حاوی انرژی بدن». شکی نیست که انرژی الکتریکی پرکاربردترین «منبع عملکرد فرآیند» است، در حالی که بنزین، گازوئیل و نفت سفید پرکاربردترین «منبع انرژی پرانرژی» هستند.
از دیدگاه منطقی، از آنجا که ذخیره مستقیم «منابع عملکرد فرآیند» در مقادیر زیاد دشوار است، وسایل نقلیه حمل و نقل مدرن با قابلیت تحرک بالا، مانند اتومبیلها، کشتیها و هواپیماها، نمیتوانند از مقدار زیادی انرژی الکتریکی نیروگاهها استفاده کنند. در عوض، آنها فقط میتوانند از مقدار زیادی «انرژی حاوی انرژی» مانند بنزین، گازوئیل، نفت سفید هواپیمایی و گاز طبیعی مایع استفاده کنند.
با این حال، سنت ممکن است همیشه پایدار نباشد و سنت ممکن است همیشه منطقی نباشد. با ظهور و توسعه خودروهای الکتریکی و خودروهای هیبریدی الکتریکی، «منبع عملکرد فرآیند» نیز میتواند جایگزین «انرژی حاوی انرژی» شود. طبق استدلال منطقی، با مصرف مداوم انرژی فسیلی، منابع در نهایت تمام میشوند و «انرژی حاوی انرژی» جدید ناگزیر ظاهر خواهد شد که در میان آنها انرژی هیدروژن نماینده اصلی است.
هیدروژن در طبیعت فراوان است و تخمین زده میشود که ۷۵ درصد از جرم جهان را تشکیل میدهد. این عنصر به طور گسترده در هوا، آب، سوختهای فسیلی و انواع کربوهیدراتها وجود دارد.
هیدروژن دارای عملکرد احتراق خوب، نقطه اشتعال بالا، محدوده احتراق گسترده و سرعت احتراق سریع است. از دیدگاه ارزش حرارتی و احتراق، هیدروژن قطعاً یک انرژی با کیفیت بالا و کارآمد است. علاوه بر این، خود هیدروژن غیرسمی است. علاوه بر تولید آب و مقدار کمی نیترید هیدروژن پس از احتراق، آلایندههای مضر برای محیط زیست تولید نمیکند و هیچ گونه انتشار دی اکسید کربنی ندارد. بنابراین، انرژی هیدروژن متعلق به انرژی پاک است که برای مدیریت محیط زیست و کاهش انتشار دی اکسید کربن از اهمیت بالایی برخوردار است.
۲. نقش انرژی هیدروژن
انرژی هیدروژن یک زنجیره صنعتی عظیم دارد که شامل آمادهسازی، ذخیرهسازی، حمل و نقل و سوختگیری هیدروژن، پیلهای سوختی و کاربردهای ترمینالی میشود.
در تولید برق، انرژی هیدروژن میتواند برای تولید برق پاک مورد استفاده قرار گیرد تا تقاضای برق را متعادل کرده و کمبود برق در ساعات اوج مصرف را حل کند.
در گرمایش، انرژی هیدروژن میتواند با گاز طبیعی مخلوط شود، که یکی از معدود منابع انرژی کم کربن است که میتواند در آینده با گاز طبیعی رقابت کند.
در بخش هوانوردی که سالانه بیش از ۹۰۰ میلیون تن دی اکسید کربن منتشر میکند، انرژی هیدروژنی راه اصلی توسعه هوانوردی کم کربن است.
در زمینه نظامی، پیل سوختی هیدروژنی میتواند در زمینه نظامی مورد استفاده قرار گیرد، مزایایی از جمله بیصدا بودن، تولید جریان پیوسته، تبدیل انرژی بالا و شرط مهم پنهانکاری زیردریایی را دارد.
خودروهای انرژی هیدروژنی، خودروهای انرژی هیدروژنی دارای عملکرد احتراق خوب، احتراق سریع، ارزش حرارتی بالا، ذخایر فراوان و مزایای دیگر هستند. انرژی هیدروژن دارای طیف گستردهای از منابع و کاربردها است که میتواند به طور موثر نسبت انرژی فسیلی را کاهش دهد.
بهبود سطح توسعه پاک و توسعه انرژی هیدروژنی، حامل مهمی برای ساخت یک سیستم تأمین انرژی «مکمل چند انرژی» و نیروی محرکه اصلی برای تبدیل و ارتقاء انرژی است.
زمان ارسال: ۱۹ آوریل ۲۰۲۳