Download
1 / 11
E N D
خلايا الوقود في عام 1839اختراع خلايا الوقود الهيدروجينية في إنجلترا وليام روبرت جروف، لعدم جدوى استخدامه في تلك الفترة ظل لأكثر من 130 سنة تقريبا مجمدا، وعادت للحياة في عقد الستينيات، وذلك عندما طورت شركة «جنرال إليكتريك» خلايا تعمل على توليد الطاقة الكهربائية اللازمة لإطلاق سفينتي الفضاء الشهيرتين «أبوللو» و«جيمني»، بالإضافة إلى توفير مياه نقية صالحة للشرب، كانت الخلايا في تلك المركبتين كبيرة الحجم وباهظة التكلفة، لكنها أدت مهامها دون وقوع أي أخطاء. ومن الممكن أن نعقد مقارنة بين تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية وبطارية السيارة، من حيث فكرة دمج عنصري الهيدروجين والأكسيجين لإنتاج الكهرباء، لكن في حين أن البطاريات تتولى تخزين الوقود والعامل المؤكسد بداخلها مما يستوجب إعادة شحنها من حين لآخر، فإن خلايا الوقود تعمل بصفة مستمرة لأن وقودها والأكسجين يأتيان من مصادر خارجية، كما أن خلايا الوقود في حد ذاتها ليست سوى رقائق مسطحة تنتج كل واحدة منها فولطاً كهربائياً واحداً، وهذا يعني أنه كلما زاد عدد الرقائق المستخدمة كلما زادت قوة الجهد الكهربائي
. مبدأ عمل الخلية 1. ينساب الوقود الهيدروجيني على صفيحة المصعد ، في الوقت الذي ينساب فيه الأوكسجين على الصفيحة المقابلة و هي المهبط .2. يسبب غشاء الفصل ( catalyst ) و الذي يوجد منها عدة أنواع منها ما يصنع من البلاتين انشقاق جزيء الهيدروجين إلى ذرتين تنشق كل منهما إلى أيون موجب ، والكترون سالب .3. تسمح صفيحة المحلل ( electrolyte ) فقط بمرور الأيونات ( البروتونات ) حاملة الشحنات الموجبة عبرها في حين تمنع مرور الاكترونات ، فتقوم هذه الأخيرة بالحركة عبر دارة وصل خارجية موصولة مع المهبط فتتحرك الالكترونات نحو المهبط فينشأ تيار كهربائي .4. على المهبط تتحد الأيونات الهيدروجينية الموجبة مع الكتروناتها السالبة و مع الأوكسجين ليتشكل الماء الذي يتدفق خارج الخلية.
خلايا الوقود هي خلايا وقود الهيدروجين وهي التي تنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين والأوكسجين.فهذه الخلية الكهروكيميائية تستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية عن طريق تزويد الخلية بغازي الأكسجين والهيدروحين باستمرار. عند الأنود يتأكسد الهيدروجين إلى بروتونات(التي تتتجه داخل وسط الإلكترولايت إلى الأنود) وإلكترونات (التي تتجه من خارج الخلية إلى الأنود) حيث يلتقي الجميع مع الأكسجين الذي يختزل لتكوين الماء. يوجد أنواع متعددة من الخلايا الوقودية والتي يمكن تصنيفها حسب نوع الالكترولايت الذي يحدد استخدامها النهائي. فعلى سبيل المثال تعتبر تلك التي تستخدم بوليمر موصل للبروتونات من الأكثر حظاً للإسخدام في السيارة الكهربائية بينما تلك التي تستخدم السيراميك الموصل لايون الأكسجين أفضل للاستخدام المنزلي للتزود بالكهرباء والحرارة. أخيرا تعتبر الخلايا الوقودية من أكثر وسائل توليد الطاقة حفاظا على البيئة، ولهذا تحظي باهتمام كبير نحو تطويرها وتسخيرها مستقبلا في تسيير السيارات وإمداد المنازل بالتيار الكهربائي. وهذه الأخيرة قد يصل وزنها إلى عدة أطنان.
تاريخ ابتكارها وفكرتها شهد منتصف القرن التاسع عشر الميلادي اختراع تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية في إنجلترا على يد السير وليام روبرت جروف. ولكن نظرا لعدم جدوى استخدامه في تلك الفترة، ظل هذا الاختراع حبيس الأدراج لأكثر من 130 سنة تقريبا، وعادت خلايا الوقود مرة أخرى للحياة في عقد الستينيات، وذلك عندما طورت شركة «جنرال إليكتريك» خلايا تعمل على توليد الطاقة الكهربائية اللازمة للاستخدام في سفينتي الفضاء الشهيرتين «جيمني» و«أبوللو»، بالإضافة إلى توفير مياه نقية صالحة للشرب لرواد الفضاء. كانت الخلايا الأولى في تلك المركبتين كبيرة الحجم وباهظة التكلفة، لكنها أدت مهامها دون وقوع أي أخطاء، واستطاعت أن توفر تيارا كهربائيا وكذلك مصدرا للمياه النقية الصالحة للشرب. ومن الممكن أن نجري مقارنة بين تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية وبطارية السيارة، بينما تخزن البطارية الرصاصية الطاقة بواسطة العامل المؤكسد بداخلها مما يستوجب إعادة شحنها من حين لآخر، فإن خلايا الوقود تعمل على اتحاد عنصري الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الكهرباء، وهي تعمل بصفة مستمرة لأن وقودها الهيدروجين والأكسجين يأتيان من وصلات خارجية.
تكون خلايا الوقود وتتكون خلايا الوقود من رقائق مسطحة معدنية تتحد على سطحها جزيئات الهيدروجين والأكسجين بنسبة 1:2 لتكوين الماء H2O وتنتج كل شريحة منها 1 فولت من الكهرباء. وهذا يعني أنه كلما زاد عدد الشرائح المستخدمة كلما زاد الجهد الكهربائي للخلايا.
خلايا الوقود في السيارة خلية الوقود في السيارةلنأخذ مثالا عمليا يوضح لنا أهمية خلية الوقود التي تعمل بالهيدروجين. فعندما يصبح لديك سيارة تعمل بخلايا الوقود فأنت بالتأكيد تمتلك محطة توليد كهرباء متنقلة تستطيع توليد 25 كيلو واط من الكهرباء، ودعنا نتخيل ما سيحدث في المستقبل القريب عندما تذهب إلى العمل بواسطة سيارتك المجهزة بالخلايا الهيدروجينية، فبدلا من تركها بساحة الانتظار مهدرا للوقت والمكان بدون فائدة، ما عليك إلا توصيلها بمخرج الغاز الطبيعي الموجودة بالمبنى
كيف تعمل خلية الوقود عمل خلايا الوقود بتوليد الطاقة الكهربائية من تفاعل الهيدروجين مع الأوكسيجين. وبينما تحصل خلية الوقود على الأوكسيجين من الهواء الطبيعي، تختلف التقنيات عند مصدر الهيدروجين الذي سيخزن في السيارة، قبل تفاعله من الأوكسيجين لتوليد الطاقة. فأهم إيجابيات الهيدروجين توافره في كميات غير محدودة (خلافاً للنفط)، إذ يمكن إستخراجه من الماء أو الغاز الطبيعي أو البنزين أو من مشتقات الصناعات الكيماوية وغيرها. يمكن طبعاً تخزين الهيدروجين صافياً في السيارة (أو الباص مثلاً)، في صيغة سائلة أو غازية، مثلما يمكن إستخدام وقود آخر يتضمن الهيدروجين في تركيبته، فيلعب دور وسيط يُسحب منه الهيدروجين في عملية تحويل تتم في السيارة، قبل إرسال هذا الهيدروجين للتفاعل مع الأوكسيجين.
Example:1 (DBTM ) ، DibutyltinMaleateتحضيرالاحادي على 10.2g هيئة مسحوق أبيض اللون الذي نقي بإعادة البلورة في Diethyl Ether ودرجة انصهار المركب النقي (127,129c) والنسبة المئوية لللناتج قدرها % 58.81 وتم التأكد من نقاوة المركب باستخدام كروماتوجرافيا الطبقة الرقيقة بواسطة خليط من المذيبين+Cyclohexane و Ethyl Acetate بنسبة 2:1 والجدول التالي يوضح نسب العناصر المحسوبة نظريًا والمقاسةللأحادي المحضر بجهاز التحليل العنصري وطريقةGilman & Rosenberg : DBTM لتقدير القصديرللأحادي
اعداد الطالب : احمد محمد حلواني باشراف /د: عمر هزازي
