https://3rabica.org/index.php?action=history&feed=atom&title=%D8%AE%D9%84%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D9%82%D9%88%D8%AFخلية وقود - تاريخ المراجعة2026-06-10T20:18:06Zتاريخ التعديل لهذه الصفحة في الويكيMediaWiki 1.43.7https://3rabica.org/index.php?title=%D8%AE%D9%84%D9%8A%D8%A9_%D9%88%D9%82%D9%88%D8%AF&diff=1267631&oldid=prevعبد العزيز: /* اقرأ أيضا */2023-12-20T19:52:34Z<p><span class="autocomment">اقرأ أيضا</span></p>
<p><b>صفحة جديدة</b></p><div>[[ملف:Fuel cell NASA p48600ac.jpg|تصغير|خلية وقود الميتانول]]<br />
<br />
'''هي خلايا وقود'''<ref>{{استشهاد بويكي بيانات|Q113378673|الصفحة=201}}</ref> [[هيدروجين|الهيدروجين]] وهي التي تنتج الكهرباء بتفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين و[[أكسجين|الأوكسجين]]. فكرتها هي عكس فكرة [[تحليل كهربائي|تحليل الماء]]. عند تحليل الماء بالكهرباء ينفصل الهيدروجين عن الأكسجين بواسطة قطبي الكهرباء، وأما خلية الوقود فهي تجعل الهيدروجين يتفاعل مع الأكسجين ما ينتج التيار الكهربائي.<br />
<br />
وهذه الخلية الكهروكيميائية تستخدم لإنتاج [[طاقة كهربائية|الطاقة الكهربائية]] بتزويد الخلية بغازي الأكسجين والهيدروحين على نحو مستمر؛ أو تخزن الهيدروجين تحت ضغط في أنابيب وتستمد الأكسجين من الهواء. عند [[مصعد (كيمياء)|المصعد]] يتأكسد الهيدروجين إلى [[بروتون]]ات (التي تتجه داخل وسط الكهرل إلى المهبط) و[[إلكترون]]ات (التي تتجه من خارج الخلية إلى المهبط) حيث يلتقي الجميع مع الأكسجين الذي يختزل لتكوين [[ماء|الماء]].<br />
<br />
توجد أنواع متعددة من خلايا الوقود والتي يمكن تصنيفها حسب نوع [[كهرل|الكهارل]] الذي يحدد استخدامها النهائي. فعلى سبيل المثال تعد تلك التي تستخدم [[مبلمر|مكثورًا]] موصلاً للبروتونات من الأكثر استخدامًا في [[سيارة كهربائية|السيارة الكهربائية]] في حين أن التي تستخدم [[خزف|الخزف]] الموصل لأيون الأكسجين أفضل للاستخدام المنزلي للتزويد بالكهرباء والحرارة. وتعد خلايا الوقود من أكثر وسائل توليد الطاقة حفاظًا على البيئة، ولهذا تحظى باهتمام كبير نحو تطويرها وتسخيرها مستقبلاً في تسيير السيارات وإمداد المنازل بالتيار الكهربائي. وهذه الأخيرة قد يصل وزنها إلى عدة [[طن|أطنان]].<br />
<br />
== تاريخ ابتكارها وفكرتها ==<br />
[[ملف:Fuelcell.jpg|تصغير|تركيب سيارة تسير بخلايا وقود.]]<br />
* شهد منتصف القرن التاسع عشر الميلادي اختراع تقنية '''خلايا الوقود الهيدروجينية''' في إنجلترا على يد '''السير وليام روبرت جروف '''.<ref>{{استشهاد ويب|مسار=http://neograf.com/getattachment/065811d2-720e-40c6-b236-0440c4d90d76/OFCC-Forklift-Case-Study.aspx|عنوان=Creating Innovative Graphite Solutions for Over 125 Years|عمل=GrafTech International| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20101206072419/http://www.graftechaet.com/getattachment/065811d2-720e-40c6-b236-0440c4d90d76/OFCC-Forklift-Case-Study.aspx | تاريخ أرشيف = 06 ديسمبر 2010 | وصلة مكسورة = yes }}</ref><ref>[https://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell.htm#pt2 "How Fuel Cells Work: Polymer Exchange Membrane Fuel Cells"]. How Stuff Works, accessed 4 August 2011 {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170903145753/http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell2.htm |date=03 سبتمبر 2017}}</ref><ref>{{استشهاد بخبر|عنوان=Honda Develops Fuel Cell Scooter Equipped with Honda FC Stack |ناشر=Honda Motor Co. |تاريخ=24 August 2004 |مسار=http://world.honda.com/news/2004/2040824_03.html |تاريخ الوصول=2007-05-27 | وصلة مكسورة = no |مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20070402035611/http://world.honda.com/news/2004/2040824_03.html |تاريخ أرشيف= 2 April 2007 |df= }}</ref> ولكن نظرًا لعدم جدوى استخدامه في تلك الفترة، ظل هذا الاختراع حبيس الأدراج لأكثر من 130 سنة تقريبًا. وعادت خلايا الوقود مرة أخرى للحياة في الستينيات، وذلك عندما طورت شركة «جنرال إليكتريك» خلايا تعمل على توليد [[طاقة كهربائية|الطاقة الكهربائية]] اللازمة للاستخدام في [[مركبة فضائية|سفينتي الفضاء]] الشهيرتين «جيمني» و[[أبولو (توضيح)|أبولو]]، بالإضافة إلى توفير مياه نقية صالحة للشرب [[رائد فضاء|لرواد الفضاء]]. كانت الخلايا الأولى في تلك المركبتين كبيرة الحجم وباهظة التكلفة، لكنها أدت مهامها دون وقوع أي أخطاء، واستطاعت أن توفر [[تيار كهربائي|تيارًا كهربائيًا]] وكذلك مصدرًا للمياه النقية الصالحة للشرب في [[مركبة فضائية|مركبات الفضاء]].<br />
* ومن الممكن أن نجري مقارنة بين تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية و[[بطارية الرصاص|بطارية السيارة]]، ففي حين أن البطارية الرصاصية تخزن الطاقة بواسطة العامل المؤكسد بداخلها مما يستوجب إعادة شحنها من حين لآخر، فإن خلايا الوقود تعمل على اتحاد عنصري [[هيدروجين|الهيدروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] لإنتاج [[كهرباء|الكهرباء]]، وهي تعمل بصفة مستمرة بواسطة مخزون من غاز الهيدروجين مخزن تحت ضغط عالي يصل إلى نحو 700 [[ضغط جوي]] لتقليل حجمه وتأخذ [[أكسجين|الأكسجين]] من الجو. تشحن السيارة التي تعمل بخلايا الوقود بنحو 4 كيلوجرام من [[هيدروجين|الهيدروجين]] تكفي لسير السيارة الصغيرة مسافة نحو 350 [[كيلومتر]].<br />
* وتتكون خلايا الوقود من رقائق مسطحة معدنية تتحد على سطحها [[جزيء|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، زاد [[جهد كهربائي|الجهد الكهربائي]] للخلايا.<br />
<br />
== تركيبها ==<br />
[[ملف:Solid oxide fuel cell protonic-ar.svg|تصغير|مبدأ عمل خلية الوقود. تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين ينتج جهدًا كهربائيًا نحو 1 فولط ، كما ينتج ماء.]]<br />
تتكون خلية الوقود من [[قطب كهربائي|أقطاب]] تفصلها أغشية مناسبة نصف نفوذة أو تكون الأقطاب التي تكون في شكل ألواح مغمورة في سائل يسمح بتوصيل [[أيون|الأيونات]].<br />
تتكون الخلية من ألواح معدنية/ معدنية أو أسطوانات رقيقة جدا من الكربون مغطاة بمادة محفزة مثل [[بلاتين|البلاتين]] أو [[بالاديوم|البلاديوم]]. توجد تلك الألواح بأعداد كبيرة في الخلية وتكون غاطسة في سائل [[كهرل]] حمضي أو قلوي، كما تختبر لها أنواع كهرل أخرى مثل مصهور كربونات قلوي أو السيراميك أو غشاءات تفصل الألواح المعدنية عن بعضها البعض.<br />
<br />
ينتج التيار الكهربائي بواسطة تفاعل [[أكسجين|الأكسجين]] مع [[هيدروجين|الهيدروجين]]، كما تختبر تفاعل مواد عضوية مثل [[ميثان|الميثان]] أو [[ميثانول|الميثانول]] مع الأكسجين. ويقوم الكهرل بتوصيل كلا عضوي التفاعل إلى ألواح الخلية لكي تتفاعل مع بعضها البعض إلى أسطح الأقطاب.<br />
بغرض الحصول على جهد كاف، تحتوي خلية الوقود على عدد كبير من الأقطاب التي توصل على التوالي. عند توصيل أحمال بخلية الوقود تعمل العمليات الكيميائية والكهربائية على خفض الجهد، لهذا تختبر مواد أخرى تقوم بوظيفة الكهرل تعمل في درجات حرارة عالية، مثل مصهور كربونات قلوي MCFC.<br />
<br />
== خلية الوقود في السيارة ==<br />
لنأخذ مثالاً عمليًا يوضح لنا أهمية خلية الوقود التي تعمل [[هيدروجين|بالهيدروجين]]. فعندما يصبح لديك [[سيارة]] تعمل بخلايا الوقود فأنت بالتأكيد تمتلك [[محطة توليد طاقة كهربائية|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، فبدلاً من تركها بساحة الانتظار مهدرًا للوقت والمكان بدون فائدة، ما عليك إلا توصيلها بمخرج [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]] الموجودة بالمبنى، وعند انتهاء الدوام تستقل سيارتك بعد [[شحن]]ها وهي محملة بحوالي 25 كيلو واط من الكهرباء التي تصلح لتشغيل السيارة أو [[إضاءة|لإضاءة]] أو [[مدفأة|تدفئة]] أي مكان آخر، وتشير الإحصائيات الحديثة أن السيارات تقف بأماكن الانتظار بدون حركة لأكثر من 96% من إجمالي الوقت، وبالتالي يمكن الاستفادة القصوى من هذا الوقت الضائع في شحن السيارات [[هيدروجين|بالهيدروجين]] وتحقيق الأرباح أيضًا.<br />
<br />
توجد في ألمانيا نحو 50 محطة لشحن [[هيدروجين|الهيدروجين]] في السيارات حتى عام 2015 . هذا العدد قليل، وهو أقل من المخطط له سابقا. كما أن عدد السيارات التي تسير في ألمانيا بخلايا الوقود قد بلغ في عام 2014 نحو 24.000 سيارة فقط، أقل من الذي كان مخطط له بنحو 100.000 سيارة من هذا النوع.<br />
<br />
من جهة أخرى تعمل بعض السيارات الأخرى [[بطارية أيونات الليثيوم|ببطاريات ليثيوم-أيون]] كبيرة. وكانت شركة مرسيدس تنتج تلك البطاريات وتعتزم وقف أنتاج بطاريات الليثوم-أيون من نوع «ليثيوم-تك» في عام 2015، وستتركه لمنتجين متخصصين آخرين، وتركز انتاجها على السيارات. ومن المعروف أن [[الصين]] من أكثر الدول في أنتاج بطاريات الليثيوم-أيون الكبيرة الخاصة بالسيارات، وتتجه إليها مصانع السيارات العالمية لتزويد سياراتها بتلك البطاريات. وتستفيد الصين من ذلك استفادة كبيرة بسبب قلة تكلفة العمالة لديها مقارنة بكلفة العمالة في أوروبا وأمريكا.<br />
<br />
== تطبيقات لخلية الوقود ==<br />
[[ملف:2010-06-11 Ant20E DLR EDDB 01.jpg|تصغير|طائرة شراعية Lange Antares 20E اختبارية يقوم المركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء باختبارها بعد تزويدها بخلايا وقود]]<br />
<br />
هناك استخدامات عديدة لخلايا الوقود، ويرجى أن تستخدم بعد التوصل إلى خلايا وقود كفوؤة في تشغيل المركبات كالحافلات والسيارات. تستخدم البنوك والمستشفيات في توليد الطاقة احتياطيًا في حالة انقطاع التيار الكهربائي من شبكة الكهرباء.<br />
<br />
حاليا تصنع سيارات تعمل بخلية الوقود ولكنها لا زالت قليلة ومرتفعة الأسعار. ارتفاع أسعار تلك السيارات يرجع إلى ارتفاع أسعار الخلية وعلى الأخص المواد المحفزة للتفاعل مثل [[بلاتين|البلاتين]] و[[بالاديوم|البلاديوم]]. كذلك لا يزال انتشار محطات تزويد [[هيدروجين|الهيدروجين]] للسيارات محدودًا (وضع عام 2014)، وانتشارها يحتاج إلى بنية تحتية كبيرة واستثمارات بالغة.<br />
<br />
== اقرأ أيضًا ==<br />
*[[محفز كهربائي]]<br />
* [[سيارة كهربائية]]<br />
* [[بطارية أيونات الليثيوم|بطارية ليثيوم أيون]]<br />
* [[خلية غلفانية|خلية جلفانية]]<br />
* [[خلية تحليل كهربائي|خلية تحليل الماء]]<br />
* [[بطارية السيارة]]<br />
* [[بطارية قابلة للشحن|خلية ثانوية]]<br />
* [[بطارية الرصاص]]<br />
* [[وقود الهيدروجين|طاقة هيدروجينية]]<br />
* [[خلية وقود قلوية]]<br />
<br />
== مراجع ==<br />
<br />
{{مراجع}}<br />
{{روابط شقيقة}}<br />
{{خلايا جلفانية}}<br />
{{تكوينات السيارة}}<br />
{{ضبط استنادي}}<br />
{{شريط بوابات|إلكترونيات|الكيمياء|تاريخ العلوم|تقانة|رحلات فضائية|سيارات|طاقة|طاقة متجددة|قطارات}}<br />
<br />
[[تصنيف:1838]]<br />
[[تصنيف:استحداثات 1838]]<br />
[[تصنيف:اقتصاد الهيدروجين]]<br />
[[تصنيف:تحويل طاقة]]<br />
[[تصنيف:تخزين طاقة]]<br />
[[تصنيف:تقانات الهيدروجين]]<br />
[[تصنيف:حماية البيئة الخضراء الزاهية]]<br />
[[تصنيف:خلايا وقود]]</div>عبد العزيز