حامل سوختی آینده جهان

هیدروژن یکی از عناصری است که در سطح زمین به وفور یافت میشود. این عنصر در طبیعت به صورت خالص وجود ندارد و آن را میتوان به روش های مختلف از سایر عناصر ترکیبی به دست آورد. این عنصر مطرح ترین گزینه برای حامل های سوخت آینده دنیاست؛ از جمله ویژگیهایی که هیدروژن را از سایر گزینه های سوختی متمایز میکند میتوان به فراوانی، انتشار بسیار ناچیز آلاینده ها، برگشت پذیر بودن چرخه تولید، و کاهش اثرات گلخانه ای آن اشاره کرد. مزایا و معایب استفاده از انرژی هیدروژنی مزیت اصلی استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت آن است که پس از احتراق محصول تولید شده بخار، آب واکسید نیتروژن است. میزان حرارت تولید شده هیدروژن در واحد وزن آن از هر سوختی بیشتر است و یک گزینه خوب سوختی محسوب میشود. علاوه بر این مزایا عنصری است که میتوان آن را توسط خط لوله انتقال داد و جابه جا کرد، البته معایبی هم دارد که به تأخیر تکنولوژی استفاده از این عنصر بازمیگردد. مهمترین این عیب، شکل طبیعی آن است که در دمای محیط به سرعت از حالت مایع به گاز تبدیل میشود، به همین دلیل برای مایع کردن باید دمای آن را تا °C253 –پایین آورد که در نتیجه دانسیته آن بسیار پایین میآید، مشکل دیگر نفوذپذیری زیاد و قابلیت ترکیبی آن است. این عنصر به سرعت با اکسیژن ترکیب میشود و خاصیت سوختی خود را از دست میدهد، همچنین در مقایسه با سوخت های فسیلی ارزش حرارتی کمتری دارد به گونه ای که 32 درصد ارزش حرارتی گاز متان ظرفیت دارد. پیل سوختی چیست؟پیل سوختی یک سیستم الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی سوخت را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. اولین کاربرد تجاری پیل سوختی به فعالیت های مربوط به ناسا بازمیگردد که با رد گزینه های موجود مانند باتری (به علت سنگینی) انرژی خورشیدی (به علت گران بودن) و انرژی هسته ای (به علت ریسک بالا) پیل سوختی را انتخاب کرده اند و در یک برنامه فضایی از آن استفاده میشود. تلاش ها در این زمینه ادامه داشت تا سال 1993 که اولین محصول تجاری برای تأمین نیروی محرکه خودرو توسط شرکت بلارد ارائه شد. هم اکنون در نتیجه تلاش ها و تحقیقاتی که به ویژه از دهه 60 میلادی مستمراً ادامه داشته، انواعی از پیل سوختی تولید شده است که هر کدام از آن ها مزایا و معایب خود را دارند. این بیل ها به این ترتیب تقسیم بندی میشوند: پیل سوختی پلیمری، پیل سوختی قلیایی، پیل سوختی اسید فسفریک، پیل سوختی کربنات مذاب، پیل سوختی اکسید جامد و پیل سوختی متانولی. فن آوری پیل سوختی در جهان با توجه به مزیت های فراوان در مقابل معایب اندک پیل سوختی، بسیاری از کشورها با حمایت سازمان ملل دست به مطالعه و اجرای طرح استفاده از اتوبوس پیل سوختی زده اند؛ با مقایسه انواع فناوریها نظیر اتوبوس پیل سوختی، اتوبوس گازسوزCNG) وLNG ) و اتوبوس برقی، طرح اتوبوس پیل سوختی در کشورهای مختلف به لحاظ افزایش بازده، کاهش مصرف سوخت و کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری، به عنوان برترین گزینه انتخاب شده است. به منظور تحقیق و توسعه در زمینه خودروهایی با نیروی محرکه پیل سوختی، خودروسازان بزرگ دنیا به سرمایه گذاریهای کلان و تدوین برنامه های درازمدت و عقد قرارداد همکاری با یکدیگر دست زده اند که در نتیجه رقابت بین المللی شدیدی در این زمینه به وجود آمده است؛ از جمله میتوان به شرکت های آلمانی، آمریکایی و ژاپنی در حال آزمایش خودروهای پیل سوختی اشاره کرد که بر همین مبنا پتانسیل سرمایه گذاری بسیار موفقی در پیش روست. تاکنون بیش از 2 میلیارد دلار صرف توسعه و تجاری شدن خودروی پیل سوختی شده است.مؤسسات بزرگ صنعتی و شرکت های کوچک دارای فن آوریهای بالا سعی در بهینه سازی کارآیی این سیستم و کاهش قیمت ها دارند؛ اما تحقق این امر نیاز به زمان دارد و انتظار میرود این فن آوری بتواند به اهداف اقتصادی لازم برای موفقیت تجاری دست یابد. پیل سوختی به عنوان یک منبع انرژی قابل اطمینان و هیدروژن به عنوان سوختی که میتوان آن را از منابع تجدید پذیر یا تجدید ناپذیر به دست آورد، سبب شده تا پیل سوختی از ارزش استراتژیک فوق العاده برخوردار گردد که بر اساس آمار و در بین کشورهای جهان، آمریکا با 380 نیروگاه پیل سوختی پیشگام است و پس از آن با اختلاف زیادی کانادا با 21، انگلیس با 20 و آلمان و فرانسه هر کدام با 15 نیروگاه گام هایی برداشته اند. جایگاه ایران کشور ایران از یک سو با دورنمای پایان پذیر منابع نفتی و مشکل بالا بودن مصرف سرانه سوخت، و از سوی دیگر با معضل آلودگی هوا در شهرهای بزرگ کشور رو به روست؛ بر این اساس مراکز تحقیقاتی و علمی کشور پروژه های مختلفی در زمینه انواع نیروی محرکه مورد نیاز خودروهای برقی، خصوصاً بیل های سوختی را آغاز کرده اند. همچنین در دیماه 1380 با همکاری وزارت نیرو و دفتر همکاریهای فناوریهای ریاست جمهوری، میزگرد تعیین راهکارهای تحقیق و توسعه فناوری پیل سوختی در کشور برگزار شد. بر اساس نتایج این میزگرد ضرورت ایجاد اجماع مابین فعالان این حوزه در کشور، و نیز تشکیل کمیته راهبردی پیل سوختی مورد تایید قرار گرفت. اهداف این کمیته در یک مسیر 3 مرحله ای، ابتدا مطالعات جذابیت پیل سوختی برای کشور (ارزیابی جذابیت پیل سوختی)، سپس تدوین استراتژی توسعه تکنولوژی پیل سوختی و در نهایت ارائه راهکارهای پیاده سازی برای تحقق استراتژیها را در دستور کار قرار داد. نتیجه این مطالعات و کوشش ها در این مدت فعالیت هایی در حوزه انرژی هیدروژنی و پیل سوختی است که چندین مورد نصب و اجرا برای اتصال به شبکه برق کشور و همچنین انجام مطالعات برای ساخت پیل سوختی از آن جمله است.