الرائحة المميزة بعد المطر وأسباب حدوثها.

ترجمة: عهود بنت عائض الجعيد.

 

تعود الرائحة الشائعة والتي تنشأ بعد هطول الأمطار إلى ثلاث مصادر أساسية.

الرائحة النظيفة،وخاصة تلك الرائحة الحادة والقوية، والتي تنشأ بعد عاصفة رعدية قوية وتشبه إلى حد كبير رائحة الكلور والتي يعود سبب مصدرها إلى الأوزون (يعرف الأوزون علمياً بثلاثي الأكسجين أي الذي يتشكل من ثلاث ذرات من الأكسجين).

ozon_ozon[1]

يتمكن بعض الناس بأن يشعروا برائحة الأوزون حتى قبل حلول العاصفة.

قبل حلول العاصفة الرعدية، يقوم الرعد بنزع جزيئات النتروجين والأكسجين في البيئة المحيطة إلى أجزاء.

هذا يؤدي إلى اقصى نتيجة ممكنة لتكوين كمية صغيرة من الأوزون.

تقوم الرياح حينئذ بحملها لتعود الجزيئات إلى حالتها المستقرة. أيضاً في طبقة الغلاف الجوي،الضوء الفوق بنفسجي يعرف بأنه له القدرة على انقسام جزئ الأكسجين وبالتالي ذرة الأكسجين الحرة تتحد أحياناً مع جزئ آخر من الأكسجين لتكون لنا الأوزون.

نحن لا نبالغ عندما وصفنا رائحة الأوزون بالرائحة اللاذعة أو الحادة(بالرغم من انه احياناً يأخذ صفةالرائحة الممتعة والنظيفة) وذلك لأن معدل متوسط قدرة أنف الإنسان حتى يلتقط رائحة الأوزون تصل إلى تركيز يقدر بأقل من10PPB(10أجزاء لكل بليون)

 

الأوزون النقي يكون خطراً على نحوبارز عند التراكيز العالية منه لأنه قد يسبب هدم لخلايا الرئة.

لحسن الحظ تركيز الأوزون قبل أوبعد حلول العاصفة الرعدية يكوناحتمالية تشكيله لأي خطر أو ضررعلى الإنسان مستبعد.

 

ننتقل إلى السبب الآخر للرائحةالجذابة بعد هطول الأمطار، وهي رائحة التراب أو الأرض.والتي تكون قوية بعد موجة جفاف أوبالأخص بعد هطول أمطار غزيرة.

هذه الرائحة تكون نتيجة للبكتريا الشائع وجودها في التربة.

بعض الميكروبات وخاصةً (STREPTOMYCES) (1) تنتج أبواغ خلال فترة الجفاف. كلما طالت التربة بدون مطر كان وجود هذه الأبواغ بشكل أكثر.

fmicb-06-01398-g002

فعلياً الرائحة ليست بسبب الأبواغ نفسها إنما سببها هو إفراز مواد كيميائية أثناء تحضير هذهالأبواغ تعرف هذه المركبات بـ (GEOSMIN) (2)

كما الرائحة القوية للأوزون (والتي لا تمتلك (geosmin))، حساسية أنف الإنسان لهذه المواد الكيميائية يمكن تحديدها

عند تركيز يصل إلى 5PPT (5أجزاء لكل تريليون)

stock-vector-geosmin-earthy-flavor-molecule-responsible-for-the-typical-taste-of-beetroot-skeletal-formula-735508621

خاصة أن هذه الرائحةً تكون قوية جداً وتكون أكثر وجوداً في المساحات المشجرة.

لماذا رائحةالأوزون تكون عادة ملاحظة بشكل بارز في المدن؟ حيث يوجد أقل فرصة لمركبات (GEOSMIN)

لكيتقيم مخيمات داخل أنفك!!

 

السبب الثالث والأخير للرائحة بعد هطول الأمطار ترجع إلى حد كبير إلى الزيوت المفرزة بواسطةالنباتات المختلفة. تجمع هذه الزيوت في البيئة و عندما تمطر تطلق الزيوت بعض المركبات الكيميائية وتطلقها إلى طبقة الغلاف الجوي(بالإضافة إلى جانب مركب GEOSMIN)مسببةًبذلك الرائحة المألوفة.

 

كل المركبات الموجودة في هذه الزيوت والتي تساهم في الرائحة المميزة بعد هطول الأمطار لم تعرف مكوناتها بالكامل حتى الآن.

مركب (2- أيزوبروبايل -3- ميثوكسيبايرازين) قد يعتبر أحد المركبات المساهمة،والذي تم فصله من قبل (نانسيغيبير) في عام 1970م، وله رائحة مشابهه جداً لرائحة ما بعدهطول الأمطار،كانت نانسي قد تابعت الأبحاث التي أجريت عام 1960 م من قبل العالمان الأستراليان (ايزابيل بير وآر جيجي توماس).

 

في عام 1964م، عزم توماس وبيير حول اكتشاف ما هو سبب الرائحةالمميزة بعدهطول الأمطار من خلال تجفيف الطين واستخراج وتحليل الزيوت الموجودة فيه.

هم أخيراً عثروا على “المواد الزيتية الصفراء” التي رائحتها تشبه قليلاً رائحة ما بعدهطول الأمطار.

الحقيقة الممتعة أن توماس وبيير هم من صاغوا مصطلح petrichor”” والتي تعني (الرائحة المميزة والتي ترافق هطول الأمطار بعد فترة جفاف). يعود الشق الأول من المصطلح” petros” إلى معنى الحجر أو الصخر في اللغة الإغريقية، والشق الآخر “ichor” إلىالدم الذهبي للآلهة في الأساطير الإغريقية.

عندما تم اختبار هذه المواد الزيتية الصفراء، وجدوا أن هذه المادة الزيتية تعيق نمو بعض النباتات، مما دفع الباحثين إلى الاعتقاد بأن غرضها هو منع النباتات من تحرير البذور في ظروف جافة جداً وغير مثالية.

 

حقائق إضافية:

  • “geosmin” هو ما يعطي البنجر الطعم الترابي المميز وأيضاً إذا كنت قد شربت مياه ولها طعم الطين أو التراب لكن تبدو بصورة أخرى أنها نظيفة, من المرجح وجود بعض من “geosmin” في المياه الخاصة بك.
  • أيضاً يعطي السمك الطعم الترابي، وللتغلب على هذه المشكلة،استخدم القليل من الخل أو مواد حمضية مركزة والتي تحلل مركب “geosmin” وتبعد الطعم الترابي.
  • “ozon” تأتي من الكلمة اليونانية” ozein” والتي تعني (رائحة)
  • بالإضافة إلى إنتاج “geosmin”، لدينا “streptomycetes” التي تنتجما يقارب ثلثي المضادات الحيوية الطبيعية ومن ضمنها(مضادات البكتريا ومضادات الطفيليات ومضادات الفطريات) وأيضاً إنتاجها لمثبطات المناعة. (3)

 

المصدر:

https://gizmodo.com/what-causes-the-smell-after-it-rains-1581967818

 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

(1)  هي بكتريا تصنف من رتبةActinobacte والتي تصنف أيضاً تحت عائلة Streptomycetaceae والتي تتواجد في التربة والنباتات المتحللة،تنتج الأبواغ التي يلاحظ لها الرائحة الترابية أو الرائحة المميزة لإنتاجها بما يعرف بـ (geosmin) (المترجمة).

(2) مركب عضوي من مشتقات الديكالين له الصيغة C12H22O ينتج من بكتريا streptomyهو الذي يعطي للشمندر الأحمر النكهة الترابية وأيضاً مساهمته للرائحة المميزة بعد هطول الأمطار (المترجمة)

(3) تستخدم في تثبيط ردود الجهاز المناعي ضد الاجسام الغربية مثل: المحافظة على الأعضاء المزروعة وعدم رفضها مناعياً. (المترجمة)

 

 

ترجمة: عهود بنت عائض الجعيد

التدقيق العلمي : محمد محمود

الإعلانات

ماهية الحطب ؟

بقلم : حسناء محمد الهاجري

ماهية الحطب ؟
ابتدأ الشتاء وأصبح جمع الحطب ضروريًا للحصول على الدفء عند بعض الناس..
فمم يتكون الحطب ؟
 وما هو مصدر الرائحة التي يبعثها الخشب؟
الخشب هو المادة الصلبة في الأشجار والشجيرات،
ويعتبر الخشب مادة معقدة كيميائياً مكونة من الكربون والأكسجين  والهيدروجين، وهي العناصر الأساسية لمادة الجدار الخلوي مع وجود كميات قليلة من النيتروجين..
ويتكون من ثلاث مكونات أساسية أولها: مادة السليلوز التي تترواح  من 40 – 50 % من النسبة الكلية لهذا الخشب،
 والهيميسليولوز واللجنين..
وبما أن السللوز هي المادة الأساسية، سوف يتم التعرف عليها أولًا وهي: عبارة عن مادة كربوهيدراتية مقاومة للمحاليل القلوية،
 ويستفاد من هذة الصفة في صناعة الورق وعجية السيلوزية..
المكون الكيميائي الثاني والأساسي: الهيميسليولوزات أو ما يسمى بعديدات التسكر، وهو عبارة عن بوليمرات متفرعة وغير متجانسة بالمقارنة بالسليولوز الذى يعتبر سكر عديد متجانس غير متفرع وأكثرها يكون لها درجة بلمرة لاتزيد عن 200 وحدة ..
والسيلولوز والهيميسليولوزات يُعرّفان معاً باسم الهولوسليولوز أو الكربوهيدرات الكلية للخشب،
 والمكونات الكيميائية الثلاث تختلف بين الأخشاب اللينة والأخشاب الصلدة وكذلك بين الأنواع وداخل أشجار النوع الواحد باختلاف عمر الأشجار..
 أما اللجنين وهو ثالث المكونات الكيميائية الأساسية في الأخشاب هو:
 بوليمـــر معقد التركيب ذو وزن جزيئي عالي ويتكون من وحدات من الفينايل بروبان مرتبطة براوبط C-O-C أو  C-C وبالرغم من أن اللجنين يتكون من عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين إلا أنه لا يعتبر من الكربوهيدرات..
أما المادة المسؤولة عن رائحة الخشب ولونه وكذلك مسؤولة عن مقاومة  التحلل بواسطة الفطريات والحشرات فهي مستخلصات خشبية  وتصنف بالمواد الثانوية في الخشب وتشمل: الراتنجات والتربينات  ومواد فينولية ومواد تانينية والصمغ والأصباغ والأحماض الدهنية وأغلب هذه المواد توجد في منطقة خشب القلب.
2
الصفات المشتركة بين جميع أنواع الخشب:
 الخشب المقطوع  حديثاً  غالباً مايكون  مشبعاً بالماء ,
وأنه موصل سيء للحرارة والصوت والكهرباء،
 وتعتبر من أهم الصفات بالخشب ,
وكذلك كونه لا يصدأ ولا يتهشم ولا يتبلر ومقاوم لمعظم الأحماض والقلويات المخففة..
وعلى النقيض فمن أسوأ الصفات في الخشب أنه قابل للاشتعال وكذلك كونه مادة عضوية  فهو غالباً ما يتعرض للفساد  أو التحلل  بفعل الكائنات الحية الدقيقة.
استخدامات الخشب :
في صناعة الورق والبناء والأعمدة ووقود النار (فحم )
وكان يستخدم قديماً في صناعة السفن وآلات الزراعة .
المراجع :
1/ التركيب الكيميائي للأخشاب  لدكتور رمضان ناصر .
2/ إعداد  وصناعة الخشب –  بجامعة الملك سعود  لدكتور حمد  المفرج .

 

جسيمات النحاس النانوية قد تساهم في تحويل ثاني اكسيد الكربون إلى وقود !

الترجمة : عهود عائض الجعيد

تدقيق : أحمد الحربي / أميمة محمد

مراجعة: أروى الزهراني

من خلال عملية التركيب الضوئي ، تستخدم النباتات وبعض البكتيريا الطاقة من أشعة الشمس ، وتقوم بتحويل CO2 و الماء إلى مركبات عضوية مفيدة.
                                                            
طور الباحثون الآن حفازاً بإمكانه تحويل CO2  إلى إيثانول وبروبانول عند إجراءهم لهذه العملية عند جهدٍ كهربائي يتم توفيره عن طريق الخلايا الشمسية .

تسمى عملية تكوين الطاقة الكيميائية عن طريق الخلايا الشمسية: بالتمثيل الضوئي الاصطناعي والذي يعد مؤهلًا ليكون “الوقود الكربوني المحايد”.(١)
في هذا النظام، كل جزيء CO2  ينبعث عند حرق الوقود يُلتقط وينتج من خلاله جزيء وقود آخر، لكن تطوير الحفازات التي بإمكانها إعادة تدوير جزيء CO2 يعتبر بحد ذاته تحديًا صعبًا.

يقول بيدونج يانج الكيميائي في جامعة كالفورنيا – بيركيلي: “الباحثون نجحوا في تحويل CO2 إلى مركبات أحادية الكربون و يتضمن ذلك  (أول أكسيد الكربون والفورمات والميثانول) باستخدام الحفازات المعتمدة على ذرات (Fe , Cu, In) ومعادن أخرى،
أمَا إنتاج مركبات متعدد ذرات الكربون فلم يزل أكثر صعوبة.

وبسبب صعوبة التغلب على قدرات الأيض الحيويةMetabolic)) (2) فريق عمل “يانج” وآخرون؛ قد بنوا أنظمة باقتران حفازات مع كائنات حية دقيقة لبناء جزيئات بأكثر من ذرة كربون واحدة. وفي مختبرات أخرى استطاع الباحثون إنتاج جزيئات ثلاثية وثنائية الكربون باستخدام ذرات النحاس وأكسيد النحاس ذات البنية النانوية، لكن هذه الحفازات تعمل عند جهود كهربائية عالية جداً والتي توفرها لهم الخلايا الشمسية لكن هذه الجهود الكهربائية العالية يحدث فيها هدرًا للكهرباء وذلك لأن جزءًا صغيرًا فقط من الطاقة يُخزن داخل الروابط الكيميائية.

فريق عمل “يانج” وجدوا الكمية الصحيحة من جسيمات النحاس النانوية المحملة على ورق كربون والتي بإمكانها تحفيز إنتاج CO2 إلى مركبات ثنائية و ثلاثية الكربون يشمل ذلك
( إيثلين وإيثانول و ع- بروبانول ) بانتقائية ٦٠٪ منها عند ٦٠٠ ميلي فولت.
و يعتقد “يانج” بأن الجهد المنخفض الذي يتم توفيره من الخلايا الشمسية يمكن أن يكون كافيًا، ويقول” إن الحفازات السابقة أدَت تفاعلًا مشابهًا لكنه سُجِل عند ٩٠٠ ميلي فولت ”

الفريق اكتشف الحفاز بشكل أفضل عن طريق دراسة منهجية أداء وفعالية جسيمات النحاس النانوية بكثافات مختلفة لتراكيب متعددة للحفاز  صنعت بمعادن مختلفة .
طالب الدراسات العليا ” دوهانق كيم” وجد أفضل أداءٍ تحفيزيّ عندما غطى ورقة الكربون بحوالي ٤٥ ميكرو متر من جسيمات النحاس لكل ١ سم٢ من الورقة .

ويقول “يانج” إن الباحثين ليسوا متأكدين إلى الآن من سبب عمل الحفاز بشكل جيد، ولكنهم لاحظوا بعد سبع دقائق تحت ظروف التفاعل دمج جزيئات النحاس النانوية الكروية إلى مكعبات أكبر مع السطح الفاصل بين النحاس وأكسيد النحاس و الكربون من الورقة .
ومازال الفريق يبحث في ميكانيكية عمل الحفاز لكنهم يعتقدون أن هذا السطح الفاصل هو المفتاح  للنشاط التحفيزي للبناء الهيكلي للحفاز.

يقول ” يانج” : نحن أخيراً قد حددَنا مفتاح  فاعلية السطح الفاصل لإنتاج مركبات ثلاثية وثنائية  الكربون .
تقول إلين ويليامس الفيزيائية  في جامعة ميرلاند – كلية بارك والتي تعمل في لجنة المبادرة العالمية لـ CO2(٣):  ” إن العمل الجديد يساعد في تحريك العقبات في البحث عن تطبيقات للحفازات القائمة على النحاس والتحول الكهروكيميائي لـ CO2 لمنتجات مفيدة ” وتضيف : “بقي لدينا أن يُثْبَت ما إذا كان هذا الحفاز سيعمل على نطاق صناعي كبير ”

يقول ” يانج” بالإضافة إلى استكشاف ميكانيكية عمل الحفاز ، فمجموعته الآن تختبر عمل الحفاز في نظام كامل مقترن بالخلايا الكهروضوئية .
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- هو مصطلح يستخدم لوصف الوقود المعتمد على الكربون الذي ينتج من عمليات الاحتراق ليعود إلى طبقة الغلاف الجوي ثم يتم تحويله إلى مركبات مفيدة من خلال عملية التركيب الضوئي ليعود عند احتراقه إلى الغلاف الجوي مرة أخرى لتبقى نسبة CO2 ثابتة. ( بتصرف , المترجم )
2- معنى مصطلح “metabolic” يستخدم للإشارة إلى تكسير المركبات الحيوية ( مثل الغذاء) وتحويلها إلى طاقة.(المترجم)
3- هي مبادرة عالمية تهتم بتسويق وتطوير المنتجات القائمة على CO2 والمعاد تدويره كمكون أساسي .(المترجم)

الموضوع الأصلي :
https://cen.acs.org/articles/95/i38/Copper-nanoparticles-help-recycle-CO2.html

تقنيات النانو جعلت الألواح الشمسية جذابة!

ترجمة: سميرة فهد

تدقيق علمي: عمار محسن

تدقيق: أحمد الحربي/أميمة مؤذنة

الألواح الشمسية جذابة كونها بديل للوقود الأحفوري المسبب في تلوث الهواء حيث أنها تغطي ما يقارب 80% من متطلبات العالم للطاقة، لكن مظهرها ليس كذلك، ومع ذلك فإن الألواح الشمسية ذات اللونين الأزرق والأسود الساطع المنتشرة على طول المنظر الطبيعي قد يصبح مظهرها مريحًا للنظر وتمتزج بسلالة مع ما يحيط بها، والفضل في ذلك يعود إلى الأبحاث الجديدة التي تقام في AMOLF– مختبر بحثي لدى المنظمة الهولندية للبحوث العلمية.

لقد طور العلماء في مؤسسة مقرها أمستردام طريقة لطلاء الألواح الشمسية بجسيمات نانو السيليكون الذي يعكس الضوء الأخضر إلى المراقب، مما أكسب الألواح الشمسية اللون الأخضر من معظم الزوايا، وتسبب في خسارة 10% فقط من الطاقة بسبب فقدان الضوء الأخضر الممتص.

ومن المرجو أن هذه الخطوة ستجعل الألواح الشمسية تقنية جاذبه للمهندسين المعماريين وملاك المنازل ومخططو المدن، كما أن تلك التركيبات قد تمتزج مع المنظر الطبيعي، كما هو الحال مع الألواح الحمراء على أسقف المنازل والبيضاء على جدران المنازل.

البعض يتساءل، لمَ نعمل على جعل الخلايا الشمسية أقل كفاءة؟ نحن فقط نعمل على جعل الخلايا الشمسية جميلة بدون أن يؤثر ذلك على الكثير من كفاءتها؛ الطريقة الجديدة التي تقتضي تغيير لون الألواح ليست فقط سهلة التطبيق لكنها أيضاُ جذابة كتصميم معماري كما أن لديها القدرة على توسيع استخداماتها.

“فرينا ندار” باحثة في المواد الضوئية في AMOLF وكبيرة الكتاب لورقة بحث تصدر بمجلات الفيزياء التطبيقية.

معظم الأبحاث التي تقام على الألواح الشمسية تركز على زيادة الكفاءة وتقليل التكلفة؛ فالألواح التي تم بيعها حديثًا للمستهلك قد حولت بشكل مثالي 22% من ضوء الشمس إلى طاقة مستخدمة، وبالرغم من وجود ألواح شمسية ملونة بالأسواق؛ فالأصباغ والطلاء المضاد للانعكاس المستخدمة لمنحها الألوان أدى إلى تقليل كفاءاتها بشكل هائل.

تمكنت “ندار” وأصدقاؤها من إنشاء ألواح شمسية خضراء ذات كفاءة بواسطة طباعة حجرية بالبصمة شبيه بطوابع المطاط الضوئية لطباعة مصفوفة كثيفة من أسطوانات نانو السيليكون على أسطح الخلايا، عرض كل أسطوانة نانوية يقارب 100 نانوميتر – أصغر بقليل من قطر فيروس العوز المناعي البشري ويعرض الرنين الكهرومغناطيسي الذي يعكس طول موجي معين من الضوء.

هندسة الأسطوانة النانوية تحدد أي طول موجي تعكسه ويمكن صقله بسهولة لتغيير لون الخلايا الشمسية.

فالطلاء المستخدم قلل كفاءة الألواح الشمسية بحوالي 2 %.

مبدئياً هذه التقنية قابلة للتطوير بكل سهولة فيما يتعلق بتقنيات التصنيع، يمكن استخدام طوابع المطاط حجم الألواح الشمسية حيث يمكنها في خطوة واحدة طلاء لوح شمسي مليء بتلك الجسيمات النانوية الصغيرة.

البروفسور “إلبرت بولمان” قائد فريق علمي في المواد الضوئية في AMOLF وكبير المؤلفين ”

على خلاف الألواح الشمسية الملونة المتوفرة، الأنماط النانوية تضفي مظهر متناسق من زوايا مختلفة، الهيكل الذي صنعناه ليس حساس جداً لزاوية المراقبة حتى لو نظرت إليه من زاوية واسعة مازال يظهر باللون الأخضر، وفقاً لما صرحت به “ندار”.

الأنماط النانوية مفيدة في بناء خلايا شمسية متراصة، حيث أنها تكدس العديد من الطبقات، كل طبقة مصممة لامتصاص بعض أجزاء الطيف لتحقيق كفاءة تزيد عن 30 %.

مستقبلاُ، يهدف الباحثون لتصميم طوابع لصنع خلايا شمسية زرقاء وحمراء. حالما أتقنوا هذه الألوان الثلاثة – الألوان الأساسية للضوء – بإمكانهم صنع أي لون حتى الأبيض.

يجب دمج جسيمات نانوية مختلفة، وفي حال اقتراب الجسيمات النانوية من بعضها البعض ينتج عن ذلك تفاعل وهذا بدوره يؤثر على اللون، فالتحول إلى اللون الأبيض يعتبر خطوة كبيرة.

البروفسور “إلبرت بولمان” قائد فريق علمي في المواد الضوئية في AMOLF وكبير المؤلفين ”

 

 

 

المقال الأصلي:

Nanotechnology makes Solar Panels Beautiful

Written by Kerry Taylor Smith – Aug 15, 2017

Source: https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=673

الطاقة الهيدروجينية – مصدر الطاقة المثالي للمستقبل؟

ترجمة: فواز محمد الزهراني

تدقيق علمي: علي مدرس / تدقيق لغوي: أحمد الحربي، أميمة مؤذنة

مراجعة: حمود السعدي، أروى الزهراني

 

المقدمة
يمكن إنتاج الهيدروجين من المصادر المحلية، فالهيدروجين يعتبر ناقلا للطاقة النظيفة مثل الكهرباء على المدى الطويل؛ بحيث إنه سوف يقلل الاعتماد على النفط وانبعاث الغازات والملوثات الأخرى المختلفة، مثل: الطاقة المتجددة والطاقة النووية.
ما هو الهيدروجين؟
يمكن اعتبار الهيدروجين كأبسط عنصر في الوجود فهو أيضًا أحد أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض..
الهيدروجين كغاز لا يوجد بشكل طبيعي على الأرض ويجب تصنيعه، وذلك لأن غاز الهيدروجين أخف من الهواء، ويرتفع إلى الغلاف الجوي نتيجة لذلك، ويرتبط الهيدروجين الطبيعي دائمًا مع عناصر أخرى في شكل مركب مثل الماء والفحم والنفط.
الهيدروجين لديه أعلى محتوى للطاقة من أي وقود مشترك بالوزن من ناحية أخرى، الهيدروجين لديه أدنى محتوى للطاقة من حيث الحجم، هو أخف العناصر ويصبح غازًا في درجات الضغط والحرارة العادية.

الهيدروجين كحامل/ناقل للطاقة
يعتبر الهيدروجين مصدرا ثانويا للطاقة، ويشار إليه عادة باسم ناقل الطاقة، وتستخدم حاملات الطاقة لنقل وتخزين وتسليم الطاقة في شكل يمكن استخدامه بسهولة، والكهرباء هي المثال الأكثر شهرة لناقل الطاقة.
الهدروجين كحامل/ناقل للطاقة الهامة في المستقبل، لديه العديد من المزايا، على سبيل المثال:
يمكن تخزين كمية كبيرة من الهيدروجين بسهولة بأكثر من طريقة، ويعتبر الهيدروجين أيضاً وقودًا ذو كفاءة عالية، ويمكن استخدامه للنقل والتدفئة وتوليد الطاقة في الأماكن التي يصعب فيها استخدام الكهرباء، في بعض الحالات، وشحن الهيدروجين بواسطة خط الأنابيب يعد أقل تكلفة من إرسال الكهرباء على مسافات طويلة عن طريق الأسلاك.
كيف يتم إنتاج الهيدروجين؟
بما أن الهيدروجين غير موجود على الأرض كغاز، فإنه يتم فصله من المركبات الأخرى..
وهناك طريقتان من أكثر الطرق شيوعًا والمستخدمة لإنتاج الهيدروجين: هي التحليل الكهربائي أو تقسيم المياه وإصلاح البخار..
إصلاح البخار حاليًا، يُعد الطريقة الأقل تكلفة لإنتاج الهيدروجين، يتم استخدامها في الصناعات لفصل ذرات الهيدروجين من ذرات الكربون في الميثان، لأن الميثان وقود أحفوري، ولأن عملية إصلاح البخار تنتج عن انبعاث الغازات التي ترتبط بالاحتباس الحراري..

أما الطريقة الأخرى لإنتاج الهيدروجين هي التحليل الكهربائي، ينطوي التحليل الكهربائي على تمرير تيار كهربائي من خلال الماء لفصل المياه إلى عناصره الأساسية: الهيدروجين والأوكسجين، ويؤدي الهيدروجين إلى الكاثود (السالب ) والأوكسجين إلى الأنود ( الموجب ) الهيدروجين الذي ينتجه التحليل الكهربائي نقي للغاية، بحيث يمكن استخدامه لعدم وجود انبعاثات؛ لأن الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة، لكن للأسف عملية التحليل الكهربائي حاليًا مكلفة للغاية، وهناك أيضًا عدة طرق تجريبية لإنتاج الهيدروجين مثل Photo-electrolysis و Biomass gasification.
وقد اكتشف العلماء، أن بعض الطحالب والبكتيريا تنتج الهيدروجين تحت ظروف معينة، وذلك باستخدام ضوء أشعة الشمس كمصدر للطاقة.

استخدامات الهيدروجين
حاليًا يستخدم الهيدروجين أساسًا كوقود في برنامج الفضاء ناسا، ويستخدم أيضًا الهيدروجين السائل لدفع مكوك الفضاء والصواريخ الأخرى، في حين أن خلايا الوقود الهيدروجينية تعمل بالطاقة الكهربائية على المكوك، وتستخدم خلية الوقود الهيدروجينية أيضًا في إنتاج المياه النقية لطاقم المكوك..

خلية وقود الهيدروجين
خلايا الوقود مباشرة تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية في الهيدروجين إلى كهرباء، مع الماء النقي والحرارة باعتبارها المنتجات الثانوية الوحيدة، و خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين ليست فقط خالية من التلوث،
ولكن يمكن زيادة كفائتها بمقدار ضعفين أو ثلاثة أضعاف، بالمقارنة مع تكنولوجيات الاحتراق التقليدية.

ImageForArticle_29(1)

الشكل 1: خلية وقود هيدروجينية ( مصدر الصورة من قسم الولايات المتحدة للطاقة ).

و يمكن لخلايا الوقود أن تعمل تقريبًا على كل الأجهزة المحمولة و تستخدم عادة في البطاريات، ويمكن لخلايا الوقود أيضًا نقل الطاقة مثل المركبات والشاحنات والحافلات والسفن البحرية، فضلاً عن توفير الطاقة المساعدة لتكنولوجيات النقل التقليدية..
الهيدروجين يلعب دورًا مهما وبشكل خاص في المستقبل عن طريق استبدال النفط الذي نستخدمه في المَركبات والشاحنات به.

مستقبل الهيدروجين
في المستقبل، سوف ينضم الهيدروجين إلى الكهرباء كمصدر مهم للطاقة، حيث من الممكن  أن يتم ذلك بأمان، بخلاف مصادر الطاقة المتجددة وهو غير ملوث تقريبًا.
وسيتم استخدامه أيضًا كوقود للسيارات ” صفر الانبعاثات ” لإنتاج الكهرباء ووقود الطائرات.
الهيدروجين لديه إمكانيات كبيرة كوسيلة للحد من الاعتماد على مصادر الطاقة الأخرى، مثل النفط، وقبل أن يلعب الهيدروجين دورًا أكبر للطاقة ويصبح بديلاً يستخدم على نطاق واسع للبنزين، يجب بناء العديد من المرافق والأنظمة الجديدة.

ImageForArticle_29(2)

الشكل 2: البنية التحتية للطاقة الهيدروجينية في المستقبل .

يتم إنتاج الهيدروجين من خلال نظام التحليل الكهربائي للرياح،
بحيث يتم ضغط الهيدروجين في خط الأنابيب، ثم تنتقل في خط أنابيب نقل الهيدروجين إلى محطة الغاز المضغوط بحيث يتم تحميل الهيدروجين في مقطورات أنبوب الغاز وتقوم الشاحنة بتوصيل المقطورات الأنبوبية إلى المحطة الطرفية، حيث يتم ضغط الهيدروجين وتخزينه وتوزيعه على مركبات خلايا الوقود المضغوط.

 

المقال الأصلي:

‏Hydrogen energy – the perfect energy source for the future, Written by  AZoCleantech, Jan 12 2008
https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=29