خلية الوقود

خليه وقود

Fuel cell - Elément de conversion

خلية الوقود

خلية الوقود fuel cell خلية تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عن طريق استهلاك وقود ومؤكسد oxidant تزود بهما الخلية باستمرار. يدخل الوقود والمؤكسد إلى الخلية عن طريق قطبيها. تولد الخلية تياراً مستمراً ولا يتجاوز الجهد المتولد بين قطبيها 2 فولط، ويمكن وصل عدة خلايا وقود على التسلسل للحصول على مدخرة أو بطارية بالجهد المطلوب.

تحول خلايا الوقود الطاقة الكيميائية مباشرة إلى كهرباء، ويراوح مردودها بين 65% و85%، وهي بالتالي ذات مردود أعلى من طرائق التوليد الأخرى.

الشكل (1) خلية وقود والأجزاء المؤلفة لها

تمتاز خلية الوقود من خلايا توليد الكهرباء الأخرى الأولية والثانوية بثلاث مزايا هي: طول عمر القطبين، خرجها الكهربائي لواحدة الوزن أو الحجم أعلى، وتستخدم فيها مواد لا يمكن استعمالها في الخلايا الأخرى. وهي مزايا مرغوبة في بعض التطبيقات كما هو الحال في التطبيقات الحربية وغزو الفضاء، والتطبيقات التي تتطلب طاقة كهربائية دون تلوث. يعود الفضل في ابتكار خلية الوقود إلى السير ويليم غروف William Grove عام 1839. وفي عام 1859 طور فرانسيس بيكون F.Bacon وزملاؤه بجامعة كامبريدج خلية وقود استطاعتها 6 كيلواط باستخدام الهدروجين كوقود والأكسجين كمؤكسد وماءات البوتاسيوم KOH كمحلول كهرليتي، ويظهر في الشكل (1) الأجزاء المختلفة لخلية وقود كهذه.

يحتوي قطبا خلية بيكون الظاهرة في الشكل، والمصنوعان من النيكل المسامّي على مواد محفّزة catalysts، وتزود بالهدروجين والأكسجين من مصدر خارجي. تلعب ماءات البوتاسيوم KOH دور محلول كهرليتي ناقل للتيار بفضل أيونات البوتاسيوم  K⁺ الموجبة وأيونات OH^- السالبة؛ حيث تسعى  K⁺ إلى المهبط وOH^-  إلى المصعد عند عمل الخلية. تستهلك أيونات  OH^-عند المصعد، في حين لا تستهلك أيونات K⁺ عند المهبط، وإنما يستهلك هناك الأكسجين وذلك لأن إرجاع الأكسجين يتطلب طاقة أقل من الطاقة التي يتطلبها K⁺.

يجري في خلية الوقود عند العمل، أي عند وصلها بدارة خارجية التفاعل الآتي عند المصعد:

وتنطلق الإلكترونات الناتجة من التفاعل في الدارة الخارجية.

أما التفاعل الجاري عند المهبط فهو:

وبالتالي فإن التفاعلات تجري كما لو أن H₂ يتفاعل مع

  ليعطي ماءً أي:

وبالطبع لا بد من التخلص من الماء الناتج من تفاعل الوقود والمؤكسد وإلا فاضت الخلية بالماء، ويتم ذلك عن طريق صنبور في أسفل الخلية.

تعمل خلية بيكون الباردة في درجة حرارة تراوح بين 10 ْس و60 ْس وتحت ضغط يراوح بين 1 و10 ضغط جوي. أما خلية بيكون المتوسطة فتعمل في الدرجة 200 ْس وتحـت ضغط يقـارب 20 ضغط جوي.

جهزت مركبة أبولو 6 بـ 31 خلية من خلايا بيكون من النوع الأخير، فولدت جهداً مقداره 29 فولط واستطاعة بلغت 1420 واط لمدة 400 ساعة. واستهلكت المدخرة الناتجة 529غرام هدروجين وأكسجين في الساعة، وقامت بتزويد رواد الفضاء بحاجتهم من الماء.

أحمد الحصري

المدخرة ـ الطاقة.

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلدالثامن

رقم الصفحة ضمن المجلد : 910

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية