هيدروژن
هيدروژن و منابع انرژي آينده
سوخت هاي فسيلي، قبل و يا در طول دوران زندگي دايناسورها از بقاياي گياهان و حيوانات مرده، تشکيل شده اند. بقاياي کالبد تجزيه شده اين موجودات به تدريج در طول سال ها تغيير شکل يافته و به ذغال سنگ، نفت و گاز طبيعي تبديل مي شود. تشکيل سوخت هاي فسيلي ميليون ها سال به طول مي انجامد. سوختي که ما اکنون از آن استفاده مي کنيم، بيش از 65 ميليون سال پيش تشکيل شده است. سوخت هاي فسيلي را نمي توان دوباره مورد استفاده قرار داد يا اين که آن ها را مجدداً توليد کرد. ما مي توانيم با يافتن راه هاي جديد براي جايگزين کردن انرژي هايي مثل خورشيد و باد که ظاهراً منابع پايان ناپذير هستند ، سوخت هاي فسيلي را ذخيره کنيم.
هيدروژن و منابع انرژي آينده
ما نمي توانيم براي هميشه از سوخت هاي فسيلي استفاده کنيم زيرا آن ها غير قابل تجديد بوده و منابعشان محدود است. برخي از افراد پيشنهاد مي کنند که ما بايد از هيدروژن استفاده کنيم.
هيدروژن يک گاز بي رنگ و بي بو است که 75 درصد از جرم کل جهان را تشکيل داده است. هيدروژن در کره زمين تنها در ترکيب با ساير عناصر مانند اکسيژن، کربن و نيتروژن يافت مي شود. براي استفاده از هيدروژن ، بايد آن را از عناصر ديگر جدا کرد.
امروزه، هيدروژن عمدتاً در توليد آمونياک ، پالايش نفت و ساخت متانول مورد استفاده قرار مي گيرد. از هيدروژن در برنامه فضايي ناسا، به عنوان سوخت در سفينه هاي فضايي و در پيل هاي سوختي که گرما ، برق و آب آشاميدني براي فضانورد توليد مي کنند نيز استفاده مي شود. پيل هاي سوختي ابزار هايي هستند که هيدروژن را مستقيماً به برق تبديل مي کنند. در آينده ، مي توان از هيدروژن به عنوان سوخت خودرو ها و هواپيما ها استفاده نموده و نيز با به کارگيري از اين عنصر، برق مصرفي خانه ها و ادارات را تأمين کرد.
هيدروژن را مي توان با حرارت دادن مولکول هاي هيدرو کربن، در فرآيندي تحت عنوان تبديل هيدروژن به دست آورد. در اين فرآيند هيدروژن از گاز طبيعي گرفته مي شود. با استفاده از جريان الکتريکي نيز مي توان آب را در فرآيندي به نام الکتروليز به اجزاي سازنده خود يعني اکسيژن و هيدروژن جداسازي نمود. برخي از جلبک ها و باکتري ها، از نور خورشيد به عنوان منبع انرژي استفاده کرده و تحت شرايط خاصي هيدروژن آزاد مي کنند.
هيدروژن به عنوان سوخت، انرژي زيادي دارد، در عين حال ماشيني که سوخت آن هيدروژن خالص باشد هيچ آلودگي توليد نمي کند. ناسا از دهه 1970، براي به حرکت در آوردن راکت ها، و در حال حاضر براي فرستادن سفينه هاي فضايي به مدار زمين، از هيدروژن مايع استفاده مي کند. پيل هاي داراي سوخت هيدروژن، نيروي لازم سيستم هاي الکتريکي سفينه هاي فضايي را تأمين کرده و محصول جانبي اين فرآيند، آب خالصي است که توسط سرنشينان خدمه به عنوان آب آشاميدني مورد استفاده قرار مي گيرد.
شما مي توانيد پيل سوختي را مانند باتري در نظر بگيريد که مي توان به طور مداوم با اضافه کردن سوخت ، آن را شارژ کرد به نحوي که هرگز شارژ آن تمام نشود.
کاربرد هاي پيل هاي سوختي
پيل هاي سوختي يک فن آوري اميدوار کننده هستند که مي توانند به عنوان منبع گرما و الکتريسيته در ساختمان ها، و به عنوان يک منبع توان الکتريکي در وسايل نقليه مورد استفاده قرار گيرد.
شرکت هاي خودرو سازي در حال حاضر بر روي ساخت ماشين ها و کاميون هايي کار مي کنند که مجهز به پيل هاي سوختي باشند. در پيل سوختي خودرو ها، يک ابزار الکتروشيميايي وجود دارد که هيدروژن (ذخيره شده در برد سيستم) و اکسيژن هوا را به الکتريسيته تبديل کرده، موتور الکتريکي اتومبيل را به حرکت در آورده و توان آن را تأمين مي کند.
گرچه استفاده از اين کاربرد هاي ايده آل براي هيدروژن خالص، اندکي دور از انتظار به نظر مي رسد، اما در مقياس واقعي و نزديک به آن مي توان به سوخت هايي مانند گاز طبيعي ، متانول و يا حتي بنزين اشاره کرد. اصلاح اين نوع سوخت ها براي توليد هيدروژن، امکان استفاده در بسياري از زيرساخت هاي فعلي انرژي، مانند پمپ بنزين ها، لوله کشي هاي گاز طبيعي و غيره، را براي ما فراهم مي کند. اين در حالي است که استفاده از سلول هاي سوختي در مرحله بهره برداري است.
در آينده، هيدروژن نيز مي تواند مانند برق به عنوان يک حامل مهم انرژي محسوب شود. حامل انرژي، انرژي را ذخيره و منتقل کرده و آن را به صورت قابل استفاده اي در اختيار مصرف کنندگان قرار مي دهد.
منابع قابل تجديد انرژي، مانند انرژي نوراني خورشيد، نمي تواند در همه اوقات انرژي توليد کند. خورشيد هميشه نمي تابد. اما هيدروژن مي تواند اين انرژي را تا زمان لازم ذخيره کرده و به جايي که نياز است منتقل کند.
برخي از کارشناسان بر اين گمان هستند که هيدروژن، در آينده زيرساخت هاي اصلي انرژي را تشکيل داده و جايگزين گاز طبيعي، نفت، زغال سنگ و نيروگاه هاي کنوني برق خواهد شد. آن ها بر اين باورند که اقتصاد نوين هيدروژن مي تواند جايگزين جريان اقتصاد مبتني بر سوخت هاي فسيلي شود، هر چند که اين طرح احتمالاً در آينده اي دور عملي خواهد شد.
ماهواره هاي انرژي خورشيدي
يکي از گزينه هاي پيشنهادي براي تأمين انرژي در آينده، قرار دادن ماهواره هاي عظيم انرژي خورشيدي در مدار اطراف
کره زمين است. اين ماهواره ها انرژي تابشي خورشيد را جمع آوري و به الکتريسيته تبديل کرده و آن را به شکل پرتوهاي مايکرو ويو يا روش هاي ديگر به کره زمين انتقال مي دهند. اين انرژي، انتشار گازهاي گلخانه اي را به همراه نخواهد داشت، اما باريکه پرتوهاي مايکرو ويو ممکن است سلامت موجودات زنده کره زمين را به مخاطره بيندازد. از طرفي پرتاب مکرر موشک ممکن است به لايه فوقاني جو (اتمسفر) آسيب برساند. اين ايده احتمالاً براي قرن آينده عملي نخواهد بود.
تصوير سمت راست، طرح اوليه و ساده اي است که نشان مي دهد چگونه يک ماهواره فضايي انرژي خورشيدي، پرتوهاي انرژي را به شبکه هاي توليد برق روي کره زمين مي فرستد.
اگر مي خواهيم مطمئن شويم که در آينده به اندازه کافي انرژي خواهيم داشت، همگي بايد در مصرف انرژي هشيار باشيم.
وظيفه ما اين است که انرژي را با صرفه جويي و بهينه مصرف کنيم. از طرفي وظيفه ي سنگين تري بر دوش کساني است که قرار است فناوري هاي جديدي براي توليد انرژي در آينده بسازند.
تمام منابع انرژي به نوعي بر روي محيط زيست تاثير مي گذارند. با درنظر گرفتن اثر گلخانه اي و گرم شدن جهاني، آلودگي هوا و تامين انرژي آينده، جهان به سمت توجه بيشتر به منابع انرژي تجديد پذير مانند انرژي خورشيدي ، انرژي باد، انرژي گرمايي زمين، انرژي اقيانوس ها و هيدروژن پيش مي رود. آلبرت اينشتين
اما ما تا زمان جايگزيني انرژي هاي پاک تر، مجبوريم از انرژي هاي فسيلي و هسته اي استفاده کنيم. شايد يکي از شما که در حال خواندن اين متن هستيد يک ماري کوري يا اينشتين ديگر باشيد و در آينده منبع جديدي براي توليد انرژي پيدا کنيد. تا آن موقع همه چيز به نوع مصرف ما بستگي دارد.
آينده از آن ماست اما براي رسيدن به آن نياز به انرژي داريم.
آلبرت اينشتين
تخيل بسيار مهم تر از دانش است، چرا که دانش ما محدود است در حالي که تخيل تمامي عالم را شرمنده مي کند – پيشرفت کردن شبيه سازي، انقلاب علمي را به دنبال خواهد داشت.
www.tebyan.net
https://paperpdf.ir/10008452
