المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
الفرعون رعمسيس الثامن
2024-11-28
رعمسيس السابع
2024-11-28
: نسيآمون الكاهن الأكبر «لآمون» في «الكرنك»
2024-11-28
الكاهن الأكبر (لآمون) في عهد رعمسيس السادس (الكاهن مري باستت)
2024-11-28
مقبرة (رعمسيس السادس)
2024-11-28
حصاد البطاطس
2024-11-28

Applicatons of Nuclear Reactions
28-1-2019
الإدارة التربوية
2-5-2016
SPEED IS A SCALAR
13-9-2020
أعظم العلاجات للأمراض النفسية وضيق الصدر
26-6-2019
انداد الله
2024-09-14
الإخفاء التجويدي
23-04-2015


خزن الهيدروجين  
  
1576   11:32 صباحاً   التاريخ: 11-6-2021
المؤلف : د. سعود يوسف عياش
الكتاب أو المصدر : تكنولوجيا الطاقة البديلة
الجزء والصفحة : 169
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الحديثة / الطاقة البديلة / مواضيع عامة في الطاقة البديلة /

خزن الهيدروجين

إن استعمال الهيدروجين مستقبلا سيتطلب بالتأكيد توفر امكانات خزنه بأحجام مختلفة حسب الاستعمالات المتوقعة، فلو افترضنا أن الهيدروجين سيستعمل كوقود في السيارات فان ذلك يتطلب تعبئته في خزانات وقود السيارات، غير أن عملية الخزن هذه ستحتاج الى خزانات ذات أحجام كبيرة بسبب قلة الطاقة في وحدة الحجم من الهيدروجين مقارنة بأنواع الوقود الأخرى، غير أن خزن الهيدروجين قد لا يشكل عقبة في تطبيقات أخرى كاستعماله للطبخ أو التدفئة.

على كل بالإمكان خزن الهيدروجين بشكل غاز أو سائل، غير أن هناك طريقة أخرى للخزن لها العديد من الفوائد ونقصد بها خزن الهيدروجين بشكل هيدريدات HYDRIDES ، والهيدريد هو عبارة عن مركب كيماوي يتكون من الهيدروجين وأحد المعادن التي تمتلك خاصة امتصاص الهيدروجين كالمغنيسيوم ومزيج النيكل والتيتانيوم أو الحديد والتيتانيوم وغيرها، فالمغنيسيوم مثلا باستطاعته امتصاص كمية من الهيدروجين يبلغ حجمها اكبر من حجم المغنيسيوم نفسه بأكثر من ألف مرة، إن خزن الهيدروجين بشكل هيدريد يؤدي الى التغلب على صعوبات خزنه بشكل غاز أو سائل اذ أنه سيؤدي الى تقليل أحجام الخزانات المطلوبة.

وحين يتم امتصاص الهيدروجين بواسطة أحد المعادن أومزيج منها فان ذلك يؤدي الى اطلاق كمية من الحرارة تعتمد على المعدن وعلى ظروف التجربة وبخاصة الضغط الذي تجري تحته العملية، وفي حالة الحاجة الى الهيدروجين فان استخلاصه من الهيدريد يتاج الى أن نقوم بتعويض كمية الحرارة التي انبعثت في المقام الأول، ولذا فان امتصاص الهيدروجين واستخلاصه تتضمن عمليات شحن وتفريغ حراري، واذا أخذنا بعين الاعتبار أن الهيدريدات المختلفة تعمل على درجات حرارة متلفة بمعنى أنها تمتص وتطلق الهيدروجين على درجات حرارة مختلفة، فانا نجد أنفسنا أمام مصادر حرارية على درجات حرارة عالية يمكن تجميعها أو التوفيق بينها للاستفادة من هذه الخاصة، لنضع عمليات تكون الهيدريدات وتحللها بشكل معادلات كتابية:

هيدروجين + مادة هيدريدية = هيدريد + حرارة

هيدريد + حرارة = هيدروجين + مادة هيدريدية

هناك العديد من التطبيقات التي يمكن تحقيقها بواسطة الحرارة المنبعثة عند تكون الهيدريد أو الحراة المطلوبة لتحلله. هناك مثلا امكانية استخدام الحرارة الناتجة عن تكون الهيدريد في أعمال التدفئة أثناء الليل حين لا تتوفر هناك الطاقة الشمسية مثلا. أما أثناء النهار فان بالإمكان استخدام الطاقة الشمسية لتحلل الهيدريد الى مكوناته الأولية، إن خاصة الشحن والتفريغ الحراري حين تكوين وتحلل الهيدريد تعني أنه بالإمكان استخدام الهيدريدات كخزانات حرارية والاستفادة من الحرارة الضائعة ذات درجات الحرارة المنخفضة نسبيا في العديد من الأنظمة الحرارية.

ولنفترض ان الهيدروجين سيستعمل كوقود في سيارات المستقبل، في هذه الحالة يكون من الأفضل حمل الهيدروجين بشكل هيدريد لتحقيق غرض توفير كمية كبيرة من الهيدروجين ولتحاشي أية أخطار محتملة كاحتراق الهيدروجين في حالة حدوث تصادم مثلا، ولكن من أجل استخلاص الهيدروجين من الهيدريد فأننا نحتاج الى حرارة، ان بالإمكان في هذه الحالة الاستفادة من حرارة العادم الناتج من حرق الهيدروجين في محرك السيارة.

هناك تطبيقات أخرى عديدة للهيدريدات مثل توليد الطاقة الكهربائية أو خزها بشكل هيدروجين يعاد استعماله في الخلايا الوقودية، وكذلك في عمليات التبريد والتدفئة.

ويمكننا أن نخلص الى أن الهيدروجين وسيط جيد لتحويل مصادر الطاقة الطبيعية الى أشكال أخرى من الطاقة، وهو يتمتع بمزايا كثيرة على أنواع الوقود المختلفة المستعملة حاليا وعلى المصادر الطبيعية نفسها، لكننا حين نذكر هذا فانه لا يغيب عن بالنا ضرورة استعمال الهيدروجين في المجالات الأكثر ملاءمة. فكا رأينا فان انتاج الهيدروجين يحتاج الى درجات حرارة عالية سواء كان ذلك في العمليات الكيميا حرارية أو في محطات توليد الطاقة الكهربائية سواء كانت تعمل على الوقود النووي أو على الطاقة الشمسية. من هنا فأننا لا نحبذ فكرة استخدام الهيدروجين كوقود للتدفئة مثلا اذا كان بالإمكان استخدام الطاقة الشمسية مباشرة لأن التدفئة تتم في العادة على درجات حرارة منخفضة.

وينطبق نفس الأمر على تطبيقات أخرى كتسخين المياه والتبريد اذ لا تتطلب هذه التطبيقات سوى توفر مصدر حراري على درجة حرارة أقل من ١٠٠ درجة مئوية، وبالتالي فانه من الأفضل اللجوء الى المصادر الطبيعية مباشرة لتقوم بمثل هذه المهمات بدل تبذير الهيدروجين، إن الواجب يقتضي أن لا نكرر نفس الأخطاء التي اقترفناها في التعامل مع مصادر الوقود الحالية من فحم وبترول وغاز حيث يجرى تبذير الكثير منها في تطبيقات يمكننا تحقيقها دون تبذير.

ومن المفارقات اللطيفة في مجال استخدام الهيدروجين أن الكاتب الفرنسي جول فيرن، وهو كاتب لقصص الخيال العلمي، قد أشار قبل أكز من قرن الى الهيدروجين كمصدر للطاقة في حال استنزاف مصادر الفخم في العالم وبالطبع لم يكن البترول قد اكتشف بعد ولم يشع استعماله، قال فيرن في قصة «الجزيرة الغامضة» :

«وما الذي سيحرقه الناس حين لا يتبقى هناك فحم ؟ الماء، نعم، أيها الأصدقاء، أعتقد أن الماء سيستخدم يوما ما كوقود، وأن الهيدروجين والأوكسجين سيزوداننا بمصدر لا يستنزف من الحرارة والضوء».




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.