خلية الوقود هي نوع من أجهزة توليد الطاقة، التي تحول الطاقة الكيميائية في الوقود إلى طاقة كهربائية عن طريق تفاعل الأكسدة والاختزال للأكسجين أو المواد المؤكسدة الأخرى. الوقود الأكثر شيوعًا هو الهيدروجين، والذي يمكن فهمه على أنه التفاعل العكسي للتحليل الكهربائي للماء مع الهيدروجين والأكسجين.
على عكس الصواريخ، لا تنتج خلية وقود الهيدروجين طاقة حركية من خلال التفاعل العنيف لاحتراق الهيدروجين والأكسجين، ولكنها تطلق طاقة جيبس الحرة في الهيدروجين من خلال جهاز حفاز. مبدأ عمله هو أن الهيدروجين يتحلل إلى إلكترونات وأيونات الهيدروجين (بروتونات) من خلال محفز (عادة البلاتين) في القطب الموجب لخلية الوقود. تصل البروتونات إلى القطب السالب من خلال غشاء تبادل البروتونات وتتفاعل مع الأكسجين لتكوين الماء والحرارة. تتدفق الإلكترونات المقابلة من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر الدائرة الخارجية لتوليد الطاقة الكهربائية. لا يوجد بها عنق الزجاجة في الكفاءة الحرارية بحوالي 40% لمحرك الوقود، وكفاءة خلية وقود الهيدروجين يمكن أن تصل بسهولة إلى أكثر من 60%.
منذ بضع سنوات مضت، عُرفت الطاقة الهيدروجينية باسم "الشكل النهائي" لمركبات الطاقة الجديدة بفضل مزاياها المتمثلة في انعدام التلوث والطاقة المتجددة والهدرجة السريعة والمدى الكامل وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن النظرية التقنية لخلية وقود الهيدروجين مثالية، ولكن تقدم التصنيع متخلف بشكل خطير. أحد أكبر التحديات التي تواجه الترويج لها هو التحكم في التكاليف. ولا يشمل ذلك تكلفة السيارة نفسها فحسب، بل يشمل أيضًا تكلفة إنتاج الهيدروجين وتخزينه.
يعتمد تطوير مركبات خلايا وقود الهيدروجين على بناء البنية التحتية لوقود الهيدروجين مثل إنتاج الهيدروجين وتخزين الهيدروجين ونقل الهيدروجين والهدرجة. على عكس الترام النقي، الذي يمكن شحنه ببطء في المنزل أو في الشركة، لا يمكن شحن مركبات الهيدروجين إلا في محطة الهدرجة، وبالتالي فإن الطلب على محطة الشحن أكثر إلحاحًا. وبدون شبكة هدرجة كاملة، فإن تطوير صناعة مركبات الهيدروجين أمر مستحيل.
وقت النشر: 02 أبريل 2021