اليابان تختبر أول قطار يعمل بخلايا الوقود
   
   
 
 

أرسلت في الأحد 16 أبريل 2006 بواسطة afkaaar

 
  اليابان تختبر أول قطار يعمل بخلايا الوقود

أعلنت كبرى شركات السكك الحديدية في اليابان، أنها ستبدأ قريباً اختبار أول قطار يعمل بخلايا الوقود، بعد النجاح الذي حققته اليابان في مجال إنتاج السيارات النظيفة، وذات المستويات العالية من الكفاءة ، وتعتمد فكرة خلايا الوقود، التي.....

 لا يتنج عنها أية ملوثات، على توليد الطاقة الكهربائية، من خلال إحداث تفاعل كيميائي بين الهيدروجين والأكسجين، ولا ينتج عن هذا التفاعل سوى بخار الماء.

وأعلنت شركة سكك حديد شرق اليابان، أنها ستجري التجارب العملية لتشغيل أول قطار يعمل بهذه الطاقة الجديدة في يوليو/ تموز2006 المقبل، على أن يتم إدخاله للخدمة وبدء تشغيله فعلياً، منتصف العام القادم.

وتخدم شركة شرق اليابان منطقة العاصمة طوكيو المزدحمة بالركاب، وتنقل ما يزيد على 16 مليون راكب يومياً.

ويحتوي القطار الجديد على عربة واحدة، يتم تزويدها بالطاقة عن طريق بطاريات كهربائية، تصل سرعتها إلى 100 كيلومتر في الساعة، وفق أسوشيتد برس.

وذكر المتحدث باسم الشركة، أكيرا موري، إن القطار الجديد لن تنتج عنه ضوضاء، كالتي تنتج عن القطارات الحالية.

وقال "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام هذه التكنولوجيا في عربات السكك الحديدية"، وأضاف "ولكن مازال الوقت مبكراً حتى نتحدث عن متى سيبدأ هذا القطار في نقل الركاب على نطاق تجاري."

وأحرزت العديد من الشركات المصنعة للسيارات تقدماً في مجال تصنيع السيارات التي تعمل بخلايا الوقود، وظهرت نماذج أولية جديدة لمركبات خلايا الوقود في أحد المعارض الكبرى للسيارات نظمته طوكيو مؤخراً.
طوكيو، اليابان (CNN)
........................................
ولكن كيف تعمل خلايا الوقود؟
ان خلايا الوقود هي عبارة عن جهاز لتحويل الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية وذلك بتحويل الهيدروجين والاوكسيجين الى مياه ويبتج عن هذه العملية الكهرباء والحرارة.

هي عملية شبيهة جدا" بالبطارية التى يمكن شحنها وفي نفس الوقت سحب الطاقة منها، ولكن بدل شحنها بواسطة الكهرباء فان خلايا الوقود تشحن بواسطة الهيدروجين والاوكسيجين.

ان خلايا الوقود تنتج تيارا" كهربائيا" مستمرا" يمكن استخدامه في تغذية محولات التيار والانارة او أي  نوع من الادوات الكهربائية. هناك انواع مختلفة من خلايا الوقود كل منها تستعمل كيمياء مختلفة. وهي عادة تصنف حسب نوع ال electrolyte المستعمل.

ان خلية الوقود ذات غشاء تبادل البروتون تستعمل احدى ابسط التفاعلات الكيميائية لخلايا الوقود. لتعرف اولا ماذا هناك داخل هذا النوع من خلايا الوقود أي خلية الوقود ذات غشاء تبادل البروتون:

-         الانود:هو القطب السالب لخلية الوقود وله عدة مهام، فهو يقود الالكترونات المحررة من جزئيات الهيدروجين ليتم استعمالها في تغذية دائرة كهربائية خارجية . كما انه يحتوي على مجاري وظيفتها تشتيت غاز الهيدروجين على سطح ال catalyst.

-         الكاتود: هو القطب الموجب لخلية الوقود، ويحتوي على مجاري لتوزيع الاوكسيجين على سطح الcatalyst . كما انه يقود الالكيرونيات بالاتجاه الخلفي من الدائرة الكهربائية الخارجية الcatalyst حيث يمكن ان تتوحد مع الاوكسيجين وايونات الهيدروجين لتشكل الماء.

-         الالكتروليت: هو غشاء تبادل البروتون، هذه المادة المعالجة بشكل خاص والشبيهة بالبلاستيك تقود فقط الايونات المشحونة ايجابيا" وتعيق مرور الالكترونيات.

-         الcatalyst: وهي مؤلفة من مادة خاصة تسهل الاوكسيجين تفاعل مع الهيدروجين. تصنع عادة من مسحوق البلاتينيوم الذي يكسو ورق الكاربون او القماش بطبقة رقيقة جدا".

يوضع الجانب المطلي بالبلاتينيوم جهة غشاء تبادل البروتون أي ال Electrolyte.


يقسم ال catalyst  الهيدروجين الى اثنين من ايونات الهيدروجين الموجبة (H+) والى اثنين من الالكترونات (e-) . الالكترونات تجري عبر الانود حيث تأخذ طريقها عبر الدائرة الكهربائية الخارجية( حيث تشغل محركا" على سبيل المثال) وتعود الى الكاتود.

في هذه الاثناء ومن جهة كاتود خلية الوقود يتم ضخ غاز الاوكسيجين (o2) باتجاه ال catalyst حيث يشكل ذريتن من الاوكسيجين (o). كل ذرة تحتوي على شحنة سالبة قوية. هذه الشحنة السالبة تجذب اثنين من ايونات الهيدروجين(H+) عبر الغشاء (الذي يسمح بمرور الشحنات الموجبة فقط ) حيث تتحد أيونات الهيدروجين مع ذرة الاوكسيجين واثنين من الالكترونيات من الدائرة الكهربائية الخارجية لتشكل ذرة المياه ((H2O.

هذا التفاعل في خلية وقود واحدة ينتج 0.7 فولت. من اجل رفع الجهد الى مستوى معقول يجب جمع عدة خلايا وقود منفصلة لتشكل رزمة خلايا.

ان خلايا الوقود ذات غشاء تبادل البروتون تعمل على درجة حرارة منخفضة ( حوالي 80 درجة مئوية )

ان التحسن المتواصل في الهندسة والمواد المستعملة في صناعة خلايا الوقود قد زادت كثافة الطاقة الى درجة ان جهاز الخلايا بحجم امتعة صغيرة يستطيع ان يشغل سيارة.


التفاعلات الكيميائية في خلايا الوقود:

جهة الانود:

2H2=4H+ (+)4e-

جهة الكاثود:

O2(+)4H+(+)4e-=2H2O

التفاعل النهائي:

2H2(+)O2=2H2O

أفكار علمية

 

 
     



المقالات الأكثر قراءة :     1: علاج الاسهال بالاعشاب الطبية (333128 قراءة)    2: فن تنمية الذكاء (249063 قراءة)    3: 19 طريقة للتخلص من الملل ؟ (197860 قراءة)    4: علاج البواسير بالاعشاب الطبية (164223 قراءة)    5: خصائص و أنواع الشخصية البشرية و كيفية التعامل معها (142466 قراءة)    6: الخريطة الذهنية تنظم أفكارك ! (109894 قراءة)    7: من عجائب الاكتشافات العلميه! (84554 قراءة)    8: ستة طرق لتقوية الذاكره وطرد الشرود الذهني (81252 قراءة)    9: العلاج بالضغط على القدمين والكفين (69436 قراءة)    10: الفياجرا للرجال فقط!! (65700 قراءة)    11: دراسة علميه حديثه تثبت فوائد الحجامه (58851 قراءة)    12: كيف تعمل على تنشيط دماغك ؟ (57742 قراءة)    13: مفهوم الطاقة في التنمية البشرية ! (57544 قراءة)    14: الإعجاز العلمي لمكة المكرمة! (51306 قراءة)    15: برمجة العقل السريعة !! (44529 قراءة)  
 




روابط ذات صلة· زيادة حول ابتكارات-اكتشافات

أكثر مقال قراءة عن ابتكارات-اكتشافات
من عجائب الاكتشافات العلميه!