عنصر الهيدروجين من العناصر الأكثر وفرة في الكون، مع إمكانية هائلة ليصبح مصدر للطاقة النظيفة. يتم بذل مجهود كبير في جميع أنحاء العالم لتسخير قدراته المثيرة للإعجاب، وتحتل تويوتا صدارة تلك الجهود في تطوير وإنتاج السيارات التي تعتمد على خلايا الوقود.
ما هي سيارات خلايا الوقود؟
سيارات خلايا الوقود هي نوع من أنواع السيارات الكهربية، لكن بدلًا من البطارية أو محرك البنزين، تقوم السيارة بإنتاج الطاقة من خلايا الوقود. وتجمع تلك السيارات فوائد السيارة التقليدية مع تعزيز الفوائد البيئية الناتجة عن السيارة الكهربية.
وتقوم خلايا الوقود بتوليد الكهرباء من خلال مزيج بين الهيدروجين المضغوط والأوكسجين من الجو لتنتج الطاقة للازمة لتشغيل المحرك. ونظرًا لأن خلايا الوقود لا ينبعث منها إلا الحرارة والماء، تصنف سيارات خلايا الوقود كسيارات بدون أي انبعاثات. على الرغم من أن إنتاج الهيدروجين نفسه قد يؤدي للتلوث، إلا أن سيارات خلايا الوقود قادرة على تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة بأكثر من 30%.
فوائد السيارات ذات خلايا الوقود
- الاعتماد عليها: حيث يمكن للسيارات السير لمسافات طويلة، مع سهولة تعبئتها بالوقود مما يجعلها على قدم المساواة للسيارات التقليدية في سهولة الاستخدام.
- صديقة للبيئة: حيث أصبحت السيارات الكهربية أكثر شيوعًا، ويتم بناء محطات الوقود الهيدروجيني في البنية التحتية للمدن، مما يمكن للسائقين المساهمة في كوكب أكثر نظافة وأقل تلوثًا.
- تعدد الاستخدامات: حيث يمكن انتاج الهيدروجين بالعديد من الطرق، ومع تطور الأبحاث هناك يمكن حتى انتاج الهيدروجين من مياه المخلفات.
- الاستدامة: على عكس البنزين، ليس هناك مجال لنفاذ منابع الهيدروجين.
كيف تعمل خلايا الوقود؟
تتكون خلايا الوقود من ثلاثة مكونات: الموصل الكهربي، الكاثود، والأنود. وهي تعمل مثل البطارية، لكن بدلًا من إعادة الشحن، يمكن إعادة تعبئتها بالهيدروجين.وهناك عدة أنواع لخلايا الوقود تتضمن الميثانول، وحامض الفوسفوريك، والكربونات المنصهرة، والأكسيد الصلب، والميثانول المعدل، والبوليمر الموصل للكهرباء، وخلايا الوقود المعدلة.
وكما هو الحال في باقي السيارات الكهربية، يتم إيقاف ميزة خلايا الوقود عند إيقاف السيارة أو عند الكثافة المرورية. وتستخدم طاقة الكبح لإعادة شحن البطارية وتجديد الطاقة عندما تكون في حالة حركة.
تعبئة تلك السيارات بالهيدروجين مشابه لتعبئة السيارات التقليدية، كل ما عليك فعله هو تزويدها بالهيدروجين المضغوط في مدة زمنية قصيرة على حسب حجم خزان الوقود. بمجرد تعبئتها بالكامل، ستوفر خلايا الوقود الطاقة الكافية للسير بين 320 كيلومتر و480 كيلو متر، وهذا المزيج بين الراحة ومسافة السير يجعلها اختيارًا جذابًا للسائقين الذين يغطون مسافات كبيرة، وليس لديهم القدرة للوصول لمصدر كهرباء ثابت بصورة مستمرة.
التعزيز
على الرغم من ذلك، لا يوجد العديد من محطات الهيدروجين المضغوط، برغم جهود الحكومات لجعل السيارات الصديقة للبيئة هي القاعدة الأساسية في الطرق.
ومن خطط الحكومات هو توسيع إنشاء محطات الهيدروجين، وكانت الولايات المتحدة تمتلك 36 محطة في يوليو2017، 32 منها فقط في كاليفورنيا مع خطط توسعية لبناء 100 خلال العِقد القادم. وفي اليابان، تم افتتاح أول محطة لتعبئة الهيدروجين في عام 2014، ووصلت لامتلاك 80 محطة بعد عامين، وتهدف اليابان لمضاعفة عدد المحطات بحلول عام 2020. في عاك 2017 كانت الحكومة الألمانية تمتلك 30 محطة لتعبئة الهيدروجين، في إطار خطتها في توسيع استخدام سيارات خلايا الوقود.
وقامت هيونداي بتقديم أول سيارة تجارية تعمل بخلايا الوقود وهي هيونداي توسان، ولحقت بها تويوتا في عام 2015 بتقديم تويوتا ميراي. وخلايا الوقود ليست مصممة للسيارات العائلية فقط، فقد تم استخدامها بشكل أوسع في الرافعات الشوكية، ومع جهود التطوير قريبًا سيتم استخدامها في الدراجات النارية، والأوتوبيسات، والقوارب.
سيارات خلايا الوقود تمثل المستقبل المنشود في عالم صناعة السيارات، وتهدف تويوتا أن تجعلها جزء أساسي من الطرق في جميع أنحاء العالم.
