غاز الهيدروجين و أهميته

الهيدروجين

بدأ فريق من العلماء في الدول الصناعية
الكبرى في البحث عن مصدر طاقة يعتمدون عليه ، و يجب أن يكون هذا المصدر
صديقاً للبيئة، غير ملوث لها، ويحقق الاكتفاء في مجال الطاقة من خلال
توافره محليا.

على الرغم من أن مصادر الطاقة الأخرى كطاقة الرياح،
والطاقة الشمسية، قد تكون لها الأولوية في إشباع حاجات البشرية، فإن طاقة
الهيدروجين تبدو، مع ذلك، هي المرشح الأكثر تأهيلاً لتوفير متطلبات الدول
في مجال الطاقة .

فقد اكتشف "لاني شميدت" الكيميائي بجامعة "
مينيسوتا " ، وثلاثة من زملائه، عمليه علمية تستطيع أن تتغلب على عدة عقبات
من تلك التي تواجه قيام اقتصاد الهيدروجين مثل التكلفة العالية لتصنيع
الهيدروجين.. وتأثير الهيدروجين على تسخين الأرض، والكيفية التي يمكن بها
استخدام الهيدروجين بطريقة فعالة وآمنة في السيارات.

والعملية
الجديدة التي ورد تحقيق عنها في مجلة " العلم والحياة" الفرنسية ، تفتح
آفاق الأمل بشأن التوصل إلى أرخص وأكفأ طريقة لاستخراج الهيدروجين، تم
اكتشافها حتى الآن.

ونظراً إلى أن غاز الهيدروجين يوجد عادة في صورة
مركبة.. فلابد من استخلاصه أولاً وفصله عن العناصر الأخرى حتى يصبح قابلاً
للاستخدام.
والعملية الجديدة تقوم على ذلك أي استخلاص الغاز وفصله عن
عنصر " الايثانول " باستخدام " الروديوم " و" السيريا " وهي فلزات نادرة
تستخدم كعوامل مساعدة في عملية التحويل الكيميائي للغاز.

ويمكن لهذه
العملية أن تقلل من تكلفة استخلاص الهيدروجين من الغاز الطبيعي، والتي
تتراوح حالياً ما بين 4 إلى 8 دولار للكيلو غرام الواحد، لتصبح حوالي 2
دولار تقريباً، الأمر الذي يجعل تكلفة استخلاص واستخراج الهيدروجين مساوية
لتكلفة استخراج أرخص وسائل الطاقة وهو الفحم ..
وهذه الطريقة الجديدة
يمكن استخدامها - نظرياً - لتزويد محطات القوى والسيارات بالوقود اللازم.
ومن المعروف أن الطريقة الأكثر شيوعا لتصنيع الهيدروجين الصناعي اليوم هي
تلك التي يتم من خلالها فصله عن الغاز الطبيعي من خلال عملية يطلق عليها
اسم عملية "إعادة تكوين البخار".. وهي عملية تتطلب درجات حرارة عالية جداً،
وأفراناً كبيرة، والكثير من الطاقة، حتى يتم القيام بها.

وعملية "
شميدت"عملية حرارية ذاتية بمعنى أنها هي التي تقوم بإنتاج حرارتها بنفسها.
ولهذا السبب تحديداً، فإن الجهاز المستخدم فيها لا يتجاوز في حجمه، واحداً
على المئة من حجم أنظمة تحويل البخار، التي تتطلب قدراً أقل بكثير من
الطاقة لاستخراج الهيدروجين من الإيثانول.

ومن الإضافات الجديدة
لطريقة شميدت أنها لا تساهم في التسخين الحراري لكوكب الأرض. فعندما يتم
استخراج الهيدروجين من الإيثانول، واستهلاكه بعد ذلك في خلايا الوقود فإن
نواتجه الفرعية، وهي ثاني أكسيد الكربون والماء، يتم امتصاصها من قبل
محاصيل الذرة التي تتم زراعتها لإنتاج المزيد من الإيثانول في الجو.
والمحصلة النهائية لتلك العملية هي أنه يتم تماما تجنب حدوث أية انبعاثات
لثاني أكسيد الكربون في الجو.

وحول هذه النقطة يقول " شميدت":
"أعتقد أن هذه الطريقة سوف تستخدم في المناطق الزراعية أولاً بعيداً عن
شبكات الطاقة في المدن. ومع ذلك، وبمرور الوقت، فإن كل منطقة من مناطق
العالم سيكون لديها نظامها الخاص للطاقة من هذا النوع، مما سيوفر عليها
بناء مصانع ضخمة لتوليد الطاقة".

ويمكن إجراء تعديل على هذه
العملية، بحيث تصبح صالحة للاستخدام في السيارات أيضاً خصوصاً إذا ما عرفنا
أن أكبر عقبة تواجه تصنيع سيارات تعمل بطاقة الهيدروجين لا تتمثل في تقنية
خلايا الوقود، ولكنها تتمثل في مدى القدرة على إنتاج، أو تخرين كميات
كافية من الهيدروجين.

"إذا ما كانوا سيستطيعون حقاً إنتاج
الهيدروجين بطريقة فعالة من الإيثانول.. فإن ذلك سيمثل اختراعاً مهماً..".
هذا ما يقوله " جون دو سيسكو " الزميل بمعهد الدفاع البيئي في نيويورك ،
والذي كتب بحوثاً عديدة حول تقنية استخدام خلايا الوقود في السيارات.

ويضيف
: "من أكبر المشكلات التي تواجه السيارات التي تعمل بطاقة خلايا الوقود،
تلك الخاصة بتخزين الهيدروجين في السيارة.. بيد أن البحث الذي قدمه شميدت
وزملاؤه.. يوحي بأن هذا العائق قد أصبح ممكنا حله".

وعلى رغم السجال
الدائر حول هذا الموضوع بين الجهات العلمية المختصة، فإن الكثيرين من
الباحثين يأملون في أن يتم استخدام الهيدروجين في النهاية - وبعد التغلب
على كافة العقبات - في توفير الطاقة التي نحتاجها في المستقبل وذلك نظراً
لما يتوافر له من مزايا لا تتوافر لأنواع الوقود الأخرى ومنها على سبيل
المثال:

1- أنه غاز عديم اللون والطعم والرائحة، مسامي الشكل، يوجد في الظروف الطبيعية على كوكب الأرض.

2-
أنه أكثر العناصر توافرا في الكون حيث يشكل 90 في المئة تقريبا من الوزن
الإجمالي له. كما أنه نادرا ما يوجد في صورة نقية نظراً لقابليته للاختلاط
مع غيره من العناصر بسهولة.

3- أنه مصدر طاقة أكثر كفاءة من المصادر
التقليدية. فكمية الطاقة التي ينتجها الهيدروجين في وحدة الوزن الواحدة،
تعادل ثلاثة أضعاف كمية الطاقة المنتجة من وحدة وزن مماثلة لأي مصدر طاقة
آخر، وتزيد هذه الكمية لتصل إلى سبعة أضعاف كمية الطاقة المستخرجة من
الفحم.

4- أنه لا تنتج عن احتراق الهيدروجين أية انبعاثات لثاني أكسيد الكربون أو الكبريت في الجو