د راتلونکي نسل انرژۍ هایدروجن په اړه

موږ به "هایډروجن" معرفي کړو، د انرژۍ راتلونکی نسل چې کاربن بې طرفه دی. هایدروجن په دریو ډولونو ویشل شوی دی: "شنه هایدروجن"، "نیلي هایدروجن" او "خړ هایدروجن"، چې هر یو یې د تولید مختلف میتود لري. موږ به د تولید هر میتود، د عناصرو په توګه فزیکي ملکیتونه، د ذخیره کولو/ترانسپورت میتودونه، او د کارولو میتودونه هم تشریح کړو. او زه به دا هم معرفي کړم چې ولې دا د راتلونکي نسل غالب انرژي سرچینه ده.

د شنه هایدروجن تولید لپاره د اوبو الکترولیسس

کله چې هایدروجن کاروئ، نو دا مهمه ده چې په هرصورت "هایدروجن تولید کړئ". تر ټولو اسانه لاره د "اوبو الکترولیز کول" دي. شاید تاسو په ټولګي کې ساینس کې دا کار کړی وي. بیکر د اوبو او الکترودونو څخه ډک کړئ. کله چې بیټرۍ د الکترودونو سره وصل شي او انرژي شي، لاندې تعاملات په اوبو او هر الکترود کې واقع کیږي.
په کیتوډ کې، H+ او الکترونونه د هایدروجن ګاز تولیدولو لپاره سره یوځای کیږي، پداسې حال کې چې انود اکسیجن تولیدوي. بیا هم، دا طریقه د ښوونځي ساینس تجربو لپاره سمه ده، مګر د صنعتي هایدروجن تولید لپاره، د لوی پیمانه تولید لپاره مناسب اغیزمن میکانیزمونه باید چمتو شي. دا "پولیمر الکترولیت جھلی (PEM) الکترولیز" دی.
په دې طریقه کې، د پولیمر نیمه نفوذی غشا چې د هایدروجن ایونونو تیریدو ته اجازه ورکوي د انود او کیتوډ ترمنځ سینڈوچ کیږي. کله چې اوبه د وسیلې انود ته اچول کیږي، د الیکټرولیسس لخوا تولید شوي هایدروجن ایونونه د نیمه نفوذی غشا له لارې کیتوډ ته ځي، چیرې چې دوی مالیکولي هایدروجن کیږي. له بلې خوا، د اکسیجن ایونونه نشي کولی د نیمه نفوذی غشا له لارې تیر شي او په انود کې د اکسیجن مالیکولونه شي.
همدارنګه په الکلین اوبو کې، تاسو د انود او کیتوډ جلا کولو له لارې هایدروجن او اکسیجن رامینځته کوئ چې د جلا کونکي له لارې چې یوازې هایدروکسایډ ایونونه تیریدلی شي. سربیره پردې، صنعتي میتودونه شتون لري لکه د لوړ تودوخې بخار الیکټرولیسس.
په لویه کچه د دې پروسو په ترسره کولو سره، د هایدروجن لوی مقدار ترلاسه کیدی شي. په دې پروسه کې، د پام وړ اکسیجن هم تولید کیږي (د تولید شوي هایدروجن نیمایي حجم)، نو دا به د چاپیریال منفي اغیزه ونلري که چیرې فضا ته خوشې شي. په هرصورت، الکترولیسس ډیرې بریښنا ته اړتیا لري، نو د کاربن څخه پاک هایدروجن تولید کیدی شي که چیرې دا د بریښنا سره تولید شي چې فوسیل سونګ توکي نه کاروي، لکه د باد توربینونه او لمریز تختې.
تاسو کولی شئ د پاکې انرژۍ په کارولو سره د اوبو الکترولیز کولو سره "شنه هایدروجن" ترلاسه کړئ.

د دې شنه هایدروجن د لویې کچې تولید لپاره د هایدروجن جنراتور هم شتون لري. د الیکټرولیزر برخه کې د PEM په کارولو سره، هایدروجن په دوامداره توګه تولید کیدی شي.

نیلي هایدروجن د فوسیل سونګ موادو څخه جوړ شوی

نو، د هایدروجن جوړولو لپاره نورې لارې کومې دي؟ هایدروجن په فوسیلي سونګ توکو لکه طبیعي ګاز او ډبرو سکرو کې د اوبو پرته د نورو موادو په توګه شتون لري. د مثال په توګه، میتان (CH4) په پام کې ونیسئ، چې د طبیعي ګاز اصلي برخه ده. دلته د هایدروجن څلور اتومونه شتون لري. تاسو کولی شئ د دې هایدروجن په ایستلو سره هایدروجن ترلاسه کړئ.
له دې څخه یوه پروسه ده چې "د بخار میتان اصلاح کول" نومیږي چې بخار کاروي. د دې میتود کیمیاوي فورمول په لاندې ډول دی.
لکه څنګه چې تاسو لیدلی شئ، کاربن مونو اکساید او هایدروجن د میتان له یو واحد مالیکول څخه استخراج کیدی شي.
په دې توګه، هایدروجن د طبیعي ګاز او ډبرو سکرو د "بخار اصلاح کولو" او "پایرولیسس" په څیر پروسو له لارې تولید کیدی شي. "نیلي هایدروجن" هغه هایدروجن ته اشاره کوي چې پدې ډول تولید کیږي.
په هرصورت، پدې حالت کې، کاربن مونو اکسایډ او کاربن ډای اکسایډ د فرعي محصولاتو په توګه تولید کیږي. نو تاسو باید دوی بیا وکاروئ مخکې لدې چې دوی په فضا کې خوشې شي. د فرعي محصول کاربن ډای اکسایډ، که بیرته ترلاسه نشي، د هایدروجن ګاز کیږي، چې د "خړ هایدروجن" په نوم پیژندل کیږي.

هایدروجن څه ډول عنصر دی؟

هایدروجن د ۱ اټومي شمېره لري او په دوراني جدول کې لومړی عنصر دی.
د اتومونو شمېر په کایناتو کې تر ټولو لوی دی، چې د کایناتو د ټولو عناصرو شاوخوا ۹۰٪ جوړوي. تر ټولو کوچنی اتوم چې د پروټون او الکترون څخه جوړ دی د هایدروجن اتوم دی.
هایدروجن دوه ایزوټوپونه لري چې نیوټرونونه یې له هستې سره تړلي دي. یو نیوټرون سره تړلی "ډیوټریم" او دوه نیوټرون سره تړلی "ټریټیم". دا د فیوژن بریښنا تولید لپاره هم مواد دي.
د لمر په څېر ستوري دننه، د هایدروجن څخه هیلیم ته اټومي فیوژن ترسره کیږي، کوم چې د ستوري د ځلیدو لپاره د انرژۍ سرچینه ده.
خو، هایدروجن په ځمکه کې په ندرت سره د ګاز په توګه شتون لري. هایدروجن د نورو عناصرو لکه اوبو، میتان، امونیا او ایتانول سره مرکبات جوړوي. څرنګه چې هایدروجن یو سپک عنصر دی، نو لکه څنګه چې تودوخه لوړیږي، د هایدروجن مالیکولونو د حرکت سرعت زیاتیږي، او د ځمکې د جاذبې قوې څخه بهرنۍ فضا ته تښتي.

د هایدروجن کارولو څرنګوالی؟ د احتراق له لارې کارول

بیا، "هایډروجن"، چې د راتلونکي نسل د انرژۍ سرچینې په توګه یې د نړۍ پام ځانته اړولی، څنګه کارول کیږي؟ دا په دوو اصلي لارو کارول کیږي: "احرار" او "د سونګ حجره". راځئ چې د "سوځولو" کارولو سره پیل وکړو.
د احتراق دوه اصلي ډولونه کارول کیږي.
لومړی د راکټ د سونګ په توګه دی. د جاپان H-IIA راکټ د هایدروجن ګاز "مایع هایدروجن" او "مایع اکسیجن" کاروي کوم چې د سونګ په توګه هم په کریوجینک حالت کې دي. دا دواړه سره یوځای شوي، او په هغه وخت کې تولید شوي تودوخې انرژي د اوبو د مالیکولونو انجیکشن ګړندی کوي چې فضا ته الوتنه کوي. په هرصورت، ځکه چې دا یو تخنیکي پلوه ستونزمن انجن دی، د جاپان پرته، یوازې متحده ایالاتو، اروپا، روسیه، چین او هند په بریالیتوب سره دا سونګ سره یوځای کړی دی.
دوهم د بریښنا تولید دی. د ګاز توربین بریښنا تولید د انرژي تولید لپاره د هایدروجن او اکسیجن یوځای کولو میتود هم کاروي. په بل عبارت، دا یو میتود دی چې د هایدروجن لخوا تولید شوي حرارتي انرژي ته ګوري. د تودوخې بریښنا فابریکو کې، د ډبرو سکرو، تیلو او طبیعي ګازو سوځولو څخه تودوخه بخار تولیدوي چې توربینونه چلوي. که چیرې هایدروجن د تودوخې سرچینې په توګه وکارول شي، د بریښنا فابریکه به کاربن بې طرفه وي.

هایدروجن څنګه وکاروئ؟ د سونګ موادو د حجرې په توګه کارول کیږي

د هایدروجن کارولو بله لاره د سونګ موادو د حجرې په توګه ده، کوم چې هایدروجن مستقیم په بریښنا بدلوي. په ځانګړې توګه، ټویوټا په جاپان کې د نړیوال تودوخې د مخنیوي د اقداماتو د یوې برخې په توګه د ګازولین موټرو د بدیل په توګه د بریښنایی موټرو (EVs) پرځای د هایدروجن تیلو موټرو په وړاندې کولو سره پام ځانته اړولی دی.
په ځانګړې توګه، موږ د "شنه هایدروجن" د تولید میتود معرفي کولو په وخت کې برعکس پروسه ترسره کوو. کیمیاوي فورمول یې په لاندې ډول دی.
هایدروجن کولی شي د بریښنا تولید پرمهال اوبه (ګرمې اوبه یا بخار) تولید کړي، او دا ارزول کیدی شي ځکه چې دا په چاپیریال بار نه اچوي. له بلې خوا، دا طریقه د 30-40٪ نسبتا ټیټ بریښنا تولید موثریت لري، او پلاټینیم ته د کتلست په توګه اړتیا لري، پدې توګه د لګښتونو زیاتوالي ته اړتیا لري.
اوس مهال، موږ د پولیمر الکترولیت سونګ حجرو (PEFC) او فاسفوریک اسید سونګ حجرو (PAFC) څخه کار اخلو. په ځانګړې توګه، د سونګ حجرو موټرونه PEFC کاروي، نو تمه کیدی شي چې دا په راتلونکي کې خپور شي.

آیا د هایدروجن ذخیره کول او لیږد خوندي دی؟

تر اوسه پورې، موږ فکر کوو چې تاسو پوهیږئ چې د هایدروجن ګاز څنګه جوړیږي او کارول کیږي. نو تاسو دا هایدروجن څنګه ذخیره کوئ؟ تاسو دا څنګه په هغه ځای کې ترلاسه کوئ چې تاسو ورته اړتیا لرئ؟ په هغه وخت کې د امنیت په اړه څه؟ موږ به تشریح کړو.
په حقیقت کې، هایدروجن هم یو ډیر خطرناک عنصر دی. د شلمې پیړۍ په پیل کې، موږ هایدروجن د ګاز په توګه د بالونونو، بالونونو او هوایی کښتیو د تیرولو لپاره کارول ځکه چې دا خورا سپک و. په هرصورت، د می په 6، 1937 کې، د متحده ایالاتو په نیو جرسي کې، د "هیندنبرګ هوایی کښتۍ چاودنه" وشوه.
له پېښې راهیسې، دا په پراخه کچه پیژندل شوې چې هایدروجن ګاز خطرناک دی. په ځانګړي توګه کله چې اور واخلي، نو دا به د اکسیجن سره په سخته توګه چاودنه وکړي. له همدې امله، "له اکسیجن څخه لرې اوسئ" یا "له تودوخې څخه لرې اوسئ" اړین دي.
د دې اقداماتو له ترسره کولو وروسته، موږ د بار وړلو طریقه وموندله.
هایدروجن د خونې په تودوخه کې ګاز دی، نو که څه هم دا لاهم ګاز دی، دا خورا دروند دی. لومړۍ طریقه دا ده چې د کاربونیټ شوي مشروباتو جوړولو پرمهال لوړ فشار پلي کړئ او د سلنډر په څیر فشار ورکړئ. یو ځانګړی لوړ فشار ټانک چمتو کړئ او د لوړ فشار شرایطو لکه 45Mpa لاندې یې ذخیره کړئ.
ټویوټا، چې د سونګ موادو سیل موټرونه (FCV) جوړوي، د رال لوړ فشار هایدروجن ټانک رامینځته کوي چې کولی شي د 70 MPa فشار سره مقاومت وکړي.
بله طریقه دا ده چې تر -253 درجو سانتي ګراد پورې سړه شي ترڅو مایع هایدروجن جوړ شي، او په ځانګړو تودوخې موصل شوي ټانکونو کې یې ذخیره او لیږدوي. د LNG (مایع طبیعي ګاز) په څیر کله چې طبیعي ګاز له بهر څخه واردیږي، هایدروجن د ترانسپورت پرمهال مایع کیږي، چې د هغې حجم د هغې د ګازي حالت 1/800 ته راټیټوي. په 2020 کې، موږ د نړۍ لومړی مایع هایدروجن کیریر بشپړ کړ. په هرصورت، دا طریقه د سونګ حجرو موټرو لپاره مناسبه نه ده ځکه چې د یخولو لپاره ډیرې انرژۍ ته اړتیا لري.
په ټانکونو کې د دې په څیر د ذخیره کولو او لیږدولو یوه طریقه شتون لري، مګر موږ د هایدروجن ذخیره کولو نورې طریقې هم رامینځته کوو.
د ذخیره کولو طریقه د هایدروجن ذخیره کولو الیاژونو کارول دي. هایدروجن د فلزاتو د ننوتلو او خرابولو ملکیت لري. دا د پراختیا یوه لارښوونه ده چې په 1960 لسیزه کې په متحده ایالاتو کې رامینځته شوې وه. جي جي ریلی او نور. تجربو ښودلې چې هایدروجن د مګنیزیم او وینډیم الیاژ په کارولو سره ذخیره کیدی شي او خوشې کیدی شي.
له هغې وروسته، هغه په ​​بریالیتوب سره یو ماده رامینځته کړه، لکه پالادیم، چې کولی شي هایدروجن د خپل حجم څخه 935 ځله جذب کړي.
د دې الیاژ کارولو ګټه دا ده چې دا کولی شي د هایدروجن لیکیدو پیښو (په عمده توګه د چاودنې پیښو) مخه ونیسي. له همدې امله، دا په خوندي ډول ذخیره او لیږدول کیدی شي. په هرصورت، که تاسو محتاط نه یاست او په غلط چاپیریال کې یې پریږدئ، د هایدروجن ذخیره کولو الیاژ کولی شي د وخت په تیریدو سره د هایدروجن ګاز خوشې کړي. ښه، حتی یوه کوچنۍ چنګک کولی شي د چاودنې پیښې لامل شي، نو محتاط اوسئ.
دا یو زیان هم لري چې د هایدروجن تکرار جذب او تخریب د خړوبیدو لامل کیږي او د هایدروجن جذب کچه راټیټوي.
بل دا چې د پایپونو کارول دي. یو شرط دا دی چې دا باید غیر فشار لرونکی او ټیټ فشار ولري ترڅو د پایپونو د خرابیدو مخه ونیسي، مګر ګټه یې دا ده چې د ګازو موجوده پایپونه کارول کیدی شي. د ټوکیو ګاز د هارومي بیرغ د جوړولو کار ترسره کړ، د ښار د ګازو پایپ لاینونو څخه یې د سونګ موادو حجرو ته د هایدروجن رسولو لپاره کار واخیست.

راتلونکې ټولنه د هایدروجن انرژۍ لخوا رامینځته شوې

په پای کې، راځئ چې په ټولنه کې د هایدروجن رول په پام کې ونیسو.
تر ټولو مهمه دا چې موږ غواړو د کاربن څخه پاکې ټولنې ته وده ورکړو، موږ د تودوخې انرژۍ پرځای د بریښنا تولید لپاره هایدروجن کاروو.
د لویو حرارتي بریښنا فابریکو پر ځای، ځینو کورنیو د ENE-FARM په څیر سیسټمونه معرفي کړي دي، کوم چې د طبیعي ګاز د اصلاح کولو له لارې ترلاسه شوي هایدروجن کاروي ترڅو اړین بریښنا تولید کړي. په هرصورت، دا پوښتنه پاتې ده چې د اصلاحاتو پروسې د فرعي محصولاتو سره څه وکړي.

په راتلونکي کې، که چیرې د هایدروجن گردش پخپله زیات شي، لکه د هایدروجن د تیلو ډکولو سټیشنونو شمیر زیات شي، نو دا به ممکنه وي چې د کاربن ډای اکسایډ له خپریدو پرته بریښنا وکارول شي. البته، بریښنا شنه هایدروجن تولیدوي، نو دا د لمر وړانګو یا باد څخه تولید شوي بریښنا کاروي. د الکترولیسس لپاره کارول شوې بریښنا باید د بریښنا تولید مقدار کمولو یا د بیا چارج کیدونکي بیټرۍ چارج کولو لپاره وي کله چې د طبیعي انرژۍ څخه اضافي بریښنا شتون ولري. په بل عبارت، هایدروجن د بیا چارج کیدونکي بیټرۍ په څیر موقعیت لري. که دا پیښ شي، نو دا به بالاخره د تودوخې بریښنا تولید کمول ممکن وي. هغه ورځ چې داخلي احتراق انجن به له موټرو څخه ورک شي په چټکۍ سره نږدې کیږي.

هایدروجن د بلې لارې له لارې هم ترلاسه کیدی شي. په حقیقت کې، هایدروجن لاهم د کاسټیک سوډا د تولید یو فرعي محصول دی. د نورو شیانو په مینځ کې، دا د اوسپنې جوړولو کې د کوک تولید یو فرعي محصول دی. که تاسو دا هایدروجن په ویش کې واچوئ، نو تاسو به وکولی شئ ډیری سرچینې ترلاسه کړئ. په دې لاره کې تولید شوي هایدروجن ګاز د هایدروجن سټیشنونو لخوا هم چمتو کیږي.

راځئ چې په راتلونکي کې نور هم وګورو. د ضایع شوي انرژۍ اندازه هم د لیږد د هغه طریقې سره یوه ستونزه ده چې د بریښنا رسولو لپاره تارونه کاروي. له همدې امله، په راتلونکي کې، موږ به د پایپ لاینونو لخوا ورکړل شوي هایدروجن وکاروو، لکه د کاربونیک اسید ټانکونه چې د کاربونیټ شوي مشروباتو په جوړولو کې کارول کیږي، او په کور کې به د هایدروجن ټانک واخلو ترڅو د هرې کورنۍ لپاره بریښنا تولید کړي. ګرځنده وسایل چې په هایدروجن بیټرۍ چلیږي عام کیږي. دا به په زړه پورې وي چې داسې راتلونکی وګورئ.