سوخت هیدروژنی سوختی پاک است که وقتی جایگزین سوخت های فسیلی می شود آلودگی هایی که از سوخت های فسیلی تولید می شود را ندارد و فقط آب تولید می کند. پیش بینی می شود که هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی پاک در قرن ۲۱، برای انتقال انرژی مورد استفاده قرار گیرد.

هیدروژن و تهیه آن

هیدروژن اولین عنصر جدول تناوبی در گروه اول است که در سال ۱۷۷۶ توسط کاوندیش شناخته و توسط لاوازیه نام گذاری شد. هیدروژن سبک ترین عنصر در جهان است که به صورت گاز دواتمی وجود دارد. در آزمایشگاه هیدروژن از واکنش اسیدها بر فلز روی و همچنین از الکترولیز آب با استفاده از جریان الکتریکی به دست می آید. امروزه سعی برآن است که هیدروژن را از جلبک های سبز و باکتری ها که از نور خورشید برای تولید آن استفاده می کنند، به دست آورند.. هیدروژن تجاری از تجزیه گاز طبیعی توسط بخار به دست می آید. در روشی دیگر زغال سنگ را در دما و فشار بالا با اکسیژن خالص قرار می دهند و هیدروژن گازی را به دست می آورند.

منابع هیدروژن

مهمترین منبع هیدروژن در زمین مولکول های آب است که دو قسمت هیدروژن و یک قسمت اکسیژن دارد. این عنصر به مقدار زیاد در ستارگان و سیارات مختلف یافت می شود. منبع دیگر آن بدن موجودات زنده، زغال، گاز طبیعی، سوخت فسیلی و متان است.

کاربرد هیدروژن

فکر کنیم در آشپزخانه سوختی که استفاده می کنیم آنقدر پاک و دوستدار محیط زیست است که احتیاج به دودکش ندارد و حتی زایده ای که از آن تولید می شود (آب) نیز قابل استفاده است. هیدروژن به مقدار زیادی در فرآیند هابر (تولید آمونیاک)، تولید متانول، گوگردزدایی آبی، تولید اسید هیدروکلریک، سوخت های موشکی و همچنین از تریتیوم در ساخت رآکتورهای اتمی استفاده می شود. یکی از مهم ترین استفاده ای که از هیدروژن می شود و امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است در پیل های سوختی است که راه کاری مهم در تولید سوخت ارزان و پاک و بدون آلودگی است. به عبارتی دیگر ماده ای که از سوختن آن تولید می شود، نه گازهای گلخانه ای و نه باران اسیدی ایجاد می کند. در آینده از هیدروژن علاوه بر سوخت خودرو، به عنوان سوخت هواپیماها، و همچنین تولید برق خانه ها و ادارات استفاده خواهد شد.

تعریف سوخت هیدروژنی

هیدروژن سوخت پاکی است که با مصرف در پیل سوختی، فقط آب تولید می کند. با استفاده بیش از اندازه سوخت های فسیلی که هم امکان تمام شدن آن ها وجود دارد و هم تولید گازهای سمی CO_۲ و SO_۲ از آن ها باعث صدمه به محیط زیست و سلامت انسان ها شده است، انرژی های جدیدی جایگزین این سوخت ها می شود. انرژی باد، زیست توده، زمین گرمایی و هیدروژن نمونه هایی از این انرژی هاست.

توجه) سوخت هیدروژنی یکی از این سوخت های سالم و پاک است. استفاده از سوخت هیدروژنی شاید الان در نظر ما عجیب و غیر قابل تصور باشد، اما باید قبول کنیم که خیلی زود استفاده از آن متداول شده و به مهمترین منبع تامین انرژی تبدیل خواهد شد. به عنوان نمونه شاید فکر می کردیم که خودروهای هیبریدی سال ها طول خواهد کشید که به تولید انبوه برسد، ولی حالا شاهد تولید خودروهای مقرون به صرفه هیبریدی و حتی تولید ابرخودروهای هیبریدی با قیمت های میلیون دلاری هستیم.

مزایای کاربرد سوخت هیدروژنی به جای سوخت های فسیلی

یک منبع تجدید پذیر انرژی مثل خورشید دائما انرژی تولید کنند، اما انرژی الکتریکی و هیدروژن تولید شده از آن ها می توانند ذخیره سازی شوند. سوخت هیدروژنی خیلی راحت جایگزین بنزین و گازوئیل می شود. چون منبع رو به اتمامی نیست و هم آلودگی های ناشی از این سوخت ها را ندارد. در استفاده از سوخت هیدروژنی فقط آب تولید می شود.

پیل سوختی چگونه کار می‌‌کند؟

در پیل سوختی، اکسیژن به کاتد وارد شده و در بعضی انواع پیل سوختی در آنجا با الکترون‌‌هایی که از مدار بر می‌‌گردند و یون‌های هیدروژن که از طریق الکترولیت از آند عبور کرده‌‌اند، واکنش می‌‌دهد. در انواع دیگر، اکسیژن به همراه الکترون‌‌ها از الکترولیت گذشته و در آند با یون هیدروژن واکنش می‌‌دهد.

الکترولیت نقشی کلیدی در پیل سوختی ایفا می‌‌کند، زیرا باید به یون‌‌های مشخصی اجازه عبور بین کاتد و آند را بدهد. اگر الکترون‌‌های آزاد یا ذرات دیگر بتوانند از الکترولیت عبور کنند، واکنش شیمیایی را دچار اختلال خواهند کرد.

ترکیب هیدروژن و اکسیژن چه در آند اتفاق بیفتد و چه در کاتد، ماحصل آن آب خواهد بود که از پیل خارج می‌‌شود. می‌‌توان گفت تا وقتی که ورودی اکسیژن و هیدروژن پیل تأمین شود، برق نیز تولید خواهد شد.