الهيدروجين وقود المستقبل الصناعي

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
الهيدروجين هو اخف الغازات بل هو أخف العناصر على الاطلاق كما إنه كان وما يزال حسب رأي العلماء المادة الاساسية التي تألف منها الكون وبالتالي فأنه مصادر للطاقة الاساسي في الكون
ان المصدر الطبيعي والرئيسي للهيدروجين هو الماء فتحليل الماء الى هيدروجين واوكسجين نتيجة امرار تيار كهربائي يمكن فصل الهيدروجين عن الاوكسجين ونتساءل هنا : ماذا لو تمكنا من انتاج الهيدروجين على نطاق واسع صناعي الايمكننا ان نستعمله كوقود محترق عوضا عن النفط والفحم والغاز
في الحقيقة فان الهيدروجين يمثل نوعا مثاليا من انواع الوقود وذلك لانه يتمتع بجملة من المحاسن التي نوردها فيما يلي :
1- الهيدروجين عنصر قابل للاحتراق ذو محتوى حراري عال
2- الهيدروجين عنصر غير سام ولاينتج عن احتراقه اية غازات ضارة ملوثة
3- الهيدروجين عنصر متوفر على كوكبنا الارضي بكميات هائلة وتقدر كمية الهيدروجين الموجودة في مياه المحيطات والبحار 103 --- 1810 طن واذا حافظ استهلاكنا من الطاقة على معدله الحالي فان الهيدروجين يغطي حاجة البشرية لمليون سنة هذا عدا عن ان احتراق الهيدروجين يولد الماء النقي الذي يمكن ان نستخلصه منه الهيدروجين مرة ثانية وثالثة في سلسلة لا تنتهي
4- لقدتم بنجاح استعمال الهيدروجين كوقود محترق في المحركات الحرارية الحالية
5-يمكن استعمال الهيدروجين في البيوت عوضا عن الغاز الطبيعي لاغراض الطبخ والتسخين
6- الهيدروجين سهل النقل ويمكن نقله الى مسافات بعيدة بواسطة خطوط الانابيب ومن السهل توزيعه على المستهلكين بواسطة تفريعات من انبوب التوزيع الرئيسي
7- يمكن نقل الهيدروجين بواسطة انابيب الغاز الموجودة حاليا
8- هناك عدة طرق لانتاج الهيدروجين يتناسب معظمها مع امكانية الطاقة الشمسية والطاقة النووية
وفي النهاية التي لانهاية لها إلا مع نهاية الكون ( الساعة )
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
اتقدم بالشكر الجزيل لمشرفنا الغالي والى كافة المشرفين والاخوة الاعضاء على مساهماتهم الفعالة
وارجو للمنتدى كل التقدم والاذهار
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
فقط للتوضيح يوجد طاقة كبيرة جدا غير مستفاد منها وهي الطاقة البشرية المهدورة بالبطالة واحبز لو تكرم احد الاخوان وقدم لنا موضوع بهذا الخصوص ولكم كل الشكر والتقدير
 

م.محمد الكردي

عضو جديد
إنضم
15 نوفمبر 2005
المشاركات
2,997
مجموع الإعجابات
46
النقاط
0
بارك الله فيك أخي الكريم

موضوع طيب جدا وانتظر منك المزيد

أخوك م.محمد الكردي
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
وايضا عن الهيدروجين :
تخزين الهيدروجين : يقدم الهيدروجبن امكانية مثيرة لتخزين الطاقة الكهربائية في المناطق التي تتوفر فيها الكهرباء بثمن منخفض اذ يمكن انتاج الهيدروجين بواسطة التحليل الكهربائي للماء . يمكن تخزين الهيدروجين المتولد في خزانات خاصة
يمكن حرق الهيدروجين كوقود عادي او في تجهيزات خاصة تتحول فيها الطاقة الى كهرباء مباشرة يطلق عليها اسم (( خلايا الوقود ))
 

Eng-Maher

مشرف قسم الهندسة البحرية.
إنضم
15 أغسطس 2006
المشاركات
4,897
مجموع الإعجابات
124
النقاط
0
مشكور اخى محسن وبارك الله فيك
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
شكرا لك مهندس ماهر للمرور وتوسيع المعلومة للاستفادة القصوى
 

صناعة المعمار

عضو جديد
إنضم
28 سبتمبر 2005
المشاركات
1,365
مجموع الإعجابات
10
النقاط
0
بسم الله الرحمن الرحيم

محسن 9 بارك الله بك اخي :30:

Eng-Maher أشكرك على الكتاب ومرحبا بك بقسمنا :)

________

الهيدروجين السائل بجانب انة طاقة نظيفة مائة في المائة الا أن محتوي الجرام منة من الطاقة يفوق مقدار ما يحتويه جرام الكيروسين بمقدار 2.8 مرة، كما ان الطن منة سائلا يحتاج لخزان سعته اربع مرات لطن الكيروسين السائل لكثافته الخفيفة عن الكيروسين .و أنة يغلي عند درجة حرارة مقدارها 253 درجة تحت الصفر المئوي أي بمقدار عشرين درجة فوق الصفر المطلق لذلك فأن تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين عن طريق تحليل المياه و تخزينه و توزيعه غاية في التقدم و الحداثة.

و رغم كل الصعاب فأن الهيدروجين السائل هو وقود المستقبل الواعد للطيران . كما كان لغزو الفضاء من قبل عن طريق استخدامه في صواريخ الدفع و مكوكات الفضاء خلال هذا القرن .

ثـــلاثة مصـــادر

أثبتت طريقة الحصول علي الهيدروجين من تحليل المياه بالكهرباء جدواها الاقتصادية خلال هذا القرن و يمكن الحصول علي هذه الكهرباء من ثلاثة مصادر هي:

  1. المحطات النووية
  2. التوربينات علي المساقط المائية
  3. الطاقة الشمسية

و نظراً لأن الوقود النووي طاقة ناضبة هي الأخرى و غير متجددة فأن الامل في توليد الهيدروجين من تحليل المياه بالكهرباء معقود علي المساقط المائية التي لم تستغل الاستغلال الكامل علي مستوي العالم (10 % فقط ) و بالذات في الدول النامية و لكنها أيضا في النهاية محدودة و تعتبر مرحلة انتقالية لحين توليد الهيدروجين بطاقة متجددة نظيفة هي الطاقة الشمسية بأسعار تجارية.

تعتمد طريقة توليد الهيدروجين بالطاقة الشمسية علي الأتي :

  • تحويل طاقة الإشعاع الشمسي الضوئية الي طاقة كهربية ذات تيار مستمر عن طريق ما يسمي بالألواح الكهروشمسية و هي تضم مصفوفات من الخلايا الشمسية بداخلها

  • استخدام التيار الكهربي المباشر في تحليل المياه داخل محللات كهربية و استخلاص عنصري الهيدروجين و الأكسجين المكونين لجزئ الماء.

  • تجفيف الهيدروجين الناتج من المحللات حيث انة يكون مخلوطاً ببعض بخار الماء.

  • تسييل الهيدروجين الناتج و وضعة داخل أسطوانات أو هدرجة برادة فلزات داخل الاسطوانة و هي الطريقة الحديثة الأسهل و الأكثر أمانا ، أو دفع الهيدروجين في شبكة كشبكة الغاز الطبيعي لاستخدامه في أماكن بعيدة عن مصدر انتاجة حيث توجد في ألمانيا حاليا شبكة طولها 210 كم لتوزيع الهيدروجين بقدرة استيعابية مقدارها 250 مليون متر مكعب في العام.



يقول البعض انو تكاليف توليد الهيدروجين بالطاقة الشمسية ما زال باهظ الثمن .و لكن نوضح لهم إن اسعار الخلايا و الألواح الكهروشمسية في هبوط مستمر و من المحتمل ان تكون الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية خلال العقدين الأول و الثاني من القرن الحالي أرخص من مثيلتها المولدة للإدارة العامة للطاقة للاتحاد الأوروبي حول تكنولوجيا الخلايا الشمسية و مستقبلها فإن ثمن اللوح الكهروشمسي هبط خلال الأعوام من 1977 حتى 1997 3.5 دولار أمريكي للوات الواحد، و مازال الهبوط مستمراً.

http://www.egypteng.com/res/elec1a.asp

__________

الهيدروجين هو أبسط عنصر عرفه الإنسان، حيث يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد، ويمثل أكثر من 90% من مكونات الكون و 30% من كتلة الشمس، وهو ثالث أكثر العناصر توافرًا على سطح الأرض، الهيدروجين غاز ليس له لون أو طعم أو رائحة، وهو غير سام، يتكون من جُزيء ثنائي الذرة H2 ولا يوجد منفردًا بل مرتبطا دائمًا مع عنصر آخر، فهو يرتبط بالأكسجين مكونًا الماء H2O، ويرتبط مع الكربون مكونًا مركبات مختلفة مثل الميثان CH4 والبترول.

الهيدروجين جزء من دورة أنيقة ونظيفة، فعند فَصْل مكونات الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الفصل الحراري أو التحليل الكهربي أو باستخدام الطاقة الشمسية - وهذا ما نجح العلماء في مركز الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة من عملة، حيث ابتكروا جهازًا واحدًا يقوم بفصل الهيدروجين من الماء وتحويله إلى طاقة كهربية في نفس الوقت باستخدام أكثر من 12.5% من الشعاع الشمسي (الأجهزة القديمة كانت تُحَوِّل من 4% إلى 6% فقط)، ولكن يقف أمامهم عائق التكلفة، فالجهاز ما زال غير اقتصادي التكلفة - يستخدم الهيدروجين الناتج لشحن خلية وقود - وهو ما يُطلق على البطارية الهيدروجينية - وعند استخدامها يرتبط الهيدروجين بأكسجين الجو فينتج طاقة كهربية وماء، وهو بذلك لا ينتج أي ملوثات بيئية أو غازات سامة.

إذًا فالهيدروجين مصدر ثانوي للطاقة أو يطلق عليه حاملا للطاقة - مثله مثل الكهرباء - فهو يحتاج إلى مصدر آخر للطاقة لإنتاجه، ولكنه يُخَزِّن طاقة هذا المصدر وينقلها للمستخدم أينما كان.

وقد استخدمت وكالة NASA للفضاء الهيدروجين في برنامجها الفضائي منذ سنوات، فالهيدروجين هو الوقود الذي يحمل سفن الفضاء إلى الفضاء الخارجي، وخلايا الوقود الهيدروجينية هي التي تقوم بتشغيل النظام الكهربي للسفينة، وينتج عن هذا ناتج واحد فقط وهو الماء النقي الذي يستخدمه رواد الفضاء في الشرب، خلايا الوقود الهيدروجينية تنتج الكهرباء بفاعلية عالية، ولكن تكلفتها ما زالت عالية.

استخدام الهيدروجين كوقود - وخصوصًا للسيارات - هو المتاح الآن إما في صورة هيدروجين نقي وبالتالي لا ينتج أي نسب تلوث أو مضافًا للبنزين أو الديزل، وبالتالي يخفض نسبة الانبعاثات الملوثة من 30% إلى 40%.

والهيدروجين أيضًا يمكن أن يكون وقودًا مثاليًّا للطائرات، فهو ينتج كمية أكبر من الطاقة، وبالتالي ستحتاج الطائرات إلى كمية أقل من الوقود، كما أنه أخف من الوقود الحالي، وبالتالي ستستطيع الطائرة زيادة حمولتها.

وعن إنتاج الهيدروجين طبيعيًّا اكتشف العلماء بعض الأنواع من الطحالب والبكتيريا التي تقوم بإنتاج الهيدروجين كناتج طبيعي، وتجري الأبحاث حاليًا حول حَثِّ تلك الطحالب على إنتاج كميات أكبر من الهيدروجين.​

http://www.khayma.com/madina/hydrogen.htm
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
كل الشكر لمشرفتنا صناعة المعمار على المعلومة القيمة ومعكم خطوة خطوة لنحقق شيئا انشاء الله يستفيد منه الجميع وايضا الشكر الجزيل لتثبيت الموضوع وكل التقدير للجميع
 

Eng-Maher

مشرف قسم الهندسة البحرية.
إنضم
15 أغسطس 2006
المشاركات
4,897
مجموع الإعجابات
124
النقاط
0
اشكرك اخى محسن وعدليت الرابط بأخر جديد ...... واشكر ب الاخص المهندسه صناعه المعمار على جهدها الطيب واتمنى من الله ان تكون بخير وصحه وسلام . بارك الله فيكى
 

omairi

عضو جديد
إنضم
17 سبتمبر 2006
المشاركات
8
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0

القائد البارع

عضو جديد
إنضم
27 سبتمبر 2006
المشاركات
22
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
شكراً لك محسن 9 موضوع أكثر من رائع

ونشكر أختنا على هذه الإضافات الجميله.
 

محمد my

عضو جديد
إنضم
6 يناير 2007
المشاركات
40
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
:12:جزاك الله خيراً وزادك من علمه:12:
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
اشكرك اخي ابو العلا على المشاركة ولكن ( لايمكن العثور على الصفحة ) الرابط الذي وضعته لايعمل اشكرك وارجو تصحيح الرابط او وضع الموضوع مباشرة بدون رابط لتعم الفائدة اكثر ولك الشكر اولا واخيرا لاهتمامك وهلا بك اخ وحبيب
 

دعاء محمد

عضو جديد
إنضم
10 مارس 2007
المشاركات
6
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
شكرا لك علي هذه المعلومات القيمة ولكني أرجو المسشاعدة في أن أجد كتاب عن خلايا الوقود الهيدروجيني
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
بات واضحاً للجميع أن البحث عن بدائل للوقود الحفري أصبح أمرًا حتميًا وبالأخص بعد ارتفاع أسعار أشكال الوقود التقليدية ، وما تبعها من إضرابات لسائقي الشاحنات في أماكن متفرقة في أوروبا.
ولكن العلماء كانوا أبعد نظرا؛ فقد عكفوا على الدراسات؛ للبحث عن مصادر أخرى للطاقة ، واقتطعت حكومات الدول المتقدمة جانبًا من ميزانيتها لاستمرار وتطوير هذه الأبحاث، وكانت النتائج مرضية جدًّا، فقد تم تطوير استخدام الطاقة الشمسية؛ لتوليد الكهرباء، واستخدام طاقات المد والجذر وأمواج البحر كطاقات حركية يمكن تحويلها لطاقة كهربائية، والاستعاضة بالعديد من مصادر الطاقة البديلة عن الوقود الحفري.
قد يسأل البعض هنا: إذا كانت هناك صور أخرى لمصادر الطاقة فلماذا إذن الاعتماد على الوقود الحفري ما زال مستمراً حتى الآن؟
السبب في ذلك هو أن هذه التكنولوجيات الجديدة ما زالت عالية التكلفة، ولا تصلح لجميع التطبيقات كبديل عن الوقود الحفري، فكما نلاحظ أن أغلب هذه التكنولوجيات تصل في النهاية إلى الطاقة الكهربائية، وعلى الرغم من أن الكهرباء تستخدم اليوم على نطاق واسع فإنها لم تحتوِ حتى الآن على كل تطبيقات الوقود الحفري، وبالأخص الحيوي منها مثل إدارة السيارات والشاحنات بالكهرباء، وكذلك فإن معظم هذه المصادر الجديدة للطاقة تعتمد على ظروف مناخية وجغرافية معينة مثل سطوع الشمس لفترات طويلة بالنسبة للطاقة الشمسية والوجود بالقرب من البحر لطاقات المد والجذر وحركة الأمواج.
ووسط التحديات التي يتعرض لها العلماء للبحث عن وقود المستقبل الجديد سطعت في الآفاق مجدداً خلايا الوقود (fuel cell) كبديل شامل وعام بدلاً من الوقود الحفري ومع استمرار الأبحاث وتطويرها تظهر النتائج أنه سيصبح وقود المستقبل الجديد.
خلايا الوقود هي صورة من صور تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في المركبات الهيدروكربونية إلى طاقة كهربائية مباشرة.
والوقود المستخدم في هذه الخلايا هو إما الهيدروجين أو الغاز الطبيعي أو الميثانول بالاستعانة بالأكسجين أو الهواء الجوي.
وتعتبر تطبيقات الهيدروجين من أوسع التطبيقات، حيث يمكن الحصول عليه من التحليل الكهربي للماء (electrolysis of water) .
وفكرة عمل خلية الوقود تعتمد على وجود غشاء فاصل (membrane) من الحديد سطحه مغطى بمساعد حفزي (catalyst) من البلاتنيوم (platinum) وعند دخول الهيدروجين ((H2 يعمل البلاتنيوم على فصله إلى بروتون (protons) وإلكترون (electrons) ويسمح الغشاء الفاصل بمرور البروتونات، ولا يسمح بمرور الإلكترونات التي لا تجد وسيلة للعبور إلا من خلال سلك حول الغشاء الفاصل؛ ليتولد فيض من الإلكترونات في السلك، والحصول على تيار كهربي مستمر (DC) وفي الناحية المقابلة من الغشاء يتحد الإلكترون مع البروتون مرة أخرى وفي وجود هواء جوي يتكون ماء (H2O) وحرارة.
 

محسن 9

عضو جديد
إنضم
31 مارس 2006
المشاركات
3,101
مجموع الإعجابات
132
النقاط
0
مقالات

خلايا الوقودشهد منتصف القرن التاسع عشر الميلادي اختراع تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية في إنجلترا, ولكن نظرا لعدم جدوى استخدامه في تلك الفترة، ظل هذا الاختراع حبيس الأدراج لأكثر من 130 سنة تقريبا، وعادت خلايا الوقود مرة أخرى للحياة في عقد الستينيات، وذلك عندما طورت شركة «جنرال إليكتريك» خلايا تعمل على توليد الطاقة الكهربائية اللازمة لإطلاق سفينتي الفضاء الشهيرتين «أبوللو» و«جيمني»، بالإضافة إلى توفير مياه نقية صالحة للشرب، كانت الخلايا في تلك المركبتين كبيرة الحجم وباهظة التكلفة، لكنها أدت مهامها دون وقوع أي أخطاء، واستطاعت أن توفر تيارا كهربائيا وكذلك مصدرا للمياه النقية الصالحة للشرب. ومن الممكن أن نعقد مقارنة بين تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية وبطارية السيارة، من حيث فكرة دمج عنصري الهيدروجين والأكسيجين لإنتاج الكهرباء، لكن في حين أن البطاريات تتولى تخزين الوقود والعامل المؤكسد بداخلها مما يستوجب إعادة شحنها من حين لآخر، فإن خلايا الوقود تعمل بصفة مستمرة لأن وقودها والأكسجين يأتيان من مصادر خارجية، كما أن خلايا الوقود في حد ذاتها ليست سوى رقائق مسطحة تنتج كل واحدة منها فولطاً كهربائياً واحداً، وهذا يعني أنه كلما زاد عدد الرقائق المستخدمة كلما زادت قوة الجهد الكهربائي.
مبدأ عمل الخلية :
1. ينساب الوقود الهيدروجيني على صفيحة المصعد ، في الوقت الذي ينساب فيه الأوكسجين على الصفيحة المقابلة و هي المهبط .
2. يسبب غشاء الفصل ( catalyst ) و الذي يوجد منها عدة أنواع منها ما يصنع من البلاتين انشقاق جزيء الهيدروجين إلى ذرتين تنشق كل منهما إلى أيون موجب , و الكترون سالب .
3. تسمح صفيحة المحلل ( electrolyte ) فقط بمرور الأيونات ( البروتونات ) حاملة الشحنات الموجبة عبرها في حين تمنع مرور الاكترونات ، فتقوم هذه الأخيرة بالحركة عبر دارة وصل خارجية موصولة مع المهبط فتتحرك الالكترونات نحو المهبط فينشأ تيار كهربائي .
4. على المهبط تتحد الأيونات الهيدروجينية الموجبة مع الكتروناتها السالبة و مع الأوكسجين ليتشكل الماء الذي يتدفق خارج الخلية .

إن النماذج البسيطة التي تصنع منها الخلية الهيدروجينية و المستخدمة في وسائط النقل تنتج حوالي 1.16 Volt لذلك يتم وصل عدد كبير من الخلايا لتوليد الطاقة الكهربائية المطلوبة
لقد تنوعت أماكن استخدام الخلية الهيدروجينية و اختلفت التصاميم و الأبعاد الموضوعة لها تبعاً للطاقة المطلوبة منها .
لقد استخدمت خلايا الوقود الهيدروجيني في عدة مجالات لغاية توليد الكهرباء ويبقى السؤال هل سنصل إلى إمكانية توليد الكهرباء باستطاعات كبيرة من هذه الخلايا
 
أعلى