المصدر: afdc.energy.gov
الهيدروجين (H2) وقود بديل يمكن إنتاجه من مصادر محلية متنوعة. على الرغم من أن سوق الهيدروجين كوقود للنقل لا يزال في مهده ، تعمل الحكومة والصناعة نحو إنتاج وتوزيع هيدروجين نظيف واقتصادي وآمن للاستخدام على نطاق واسع في المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (FCEVs). تتوفر الآن FCEVs للخدمة الخفيفة بكميات محدودة للسوق الاستهلاكية في المناطق المحلية محليًا وحول العالم. يتطور السوق أيضًا للحافلات ، ومعدات مناولة المواد (مثل الرافعات الشوكية) ، ومعدات الدعم الأرضي ، والشاحنات المتوسطة والثقيلة ، والسفن البحرية ، والتطبيقات الثابتة. لمزيد من المعلومات ، راجع خصائص الوقود ومركز موارد تحليل الهيدروجين.
الهيدروجين وفير في بيئتنا. يتم تخزينه في الماء (H2O) والهيدروكربونات (مثل الميثان والميثان) والمواد العضوية الأخرى. يتمثل أحد تحديات استخدام الهيدروجين كوقود في استخراجه بكفاءة من هذه المركبات.
في الوقت الحالي ، يمثل الإصلاح بالبخار - الذي يجمع بين البخار عالي الحرارة والغاز الطبيعي لاستخراج الهيدروجين - غالبية الهيدروجين المنتج في الولايات المتحدة. يمكن أيضًا إنتاج الهيدروجين من الماء من خلال التحليل الكهربائي. هذا أكثر كثافة للطاقة ولكن يمكن القيام به باستخدام الطاقة المتجددة ، مثل الرياح أو الطاقة الشمسية ، وتجنب الانبعاثات الضارة المرتبطة بأنواع أخرى من إنتاج الطاقة.
يتم استخدام كل الهيدروجين المنتج تقريبًا في الولايات المتحدة كل عام لتكرير البترول ومعالجة المعادن وإنتاج الأسمدة ومعالجة الأطعمة.
على الرغم من أن إنتاج الهيدروجين قد يولد انبعاثات تؤثر على جودة الهواء ، اعتمادًا على المصدر ، فإن FCEV الذي يعمل على الهيدروجين ينبعث منه فقط بخار الماء والهواء الدافئ كعادم ويعتبر وسيلة خالية من الانبعاثات. تهدف جهود البحث والتطوير الرئيسية إلى جعل هذه المركبات وبنيتها التحتية عملية للاستخدام على نطاق واسع. وقد أدى ذلك إلى طرح مركبات الإنتاج للخدمة الخفيفة لمستهلكي التجزئة ، فضلاً عن التنفيذ الأولي للحافلات والشاحنات المتوسطة والثقيلة في كاليفورنيا وتوافر الأسطول في الولايات الشمالية الشرقية.
تعرف على المزيد حول خلايا الهيدروجين والوقود من مكتب تقنيات خلايا الوقود والهيدروجين.
الهيدروجين كوقود بديل
يعتبر الهيدروجين وقودًا بديلاً بموجب قانون سياسة الطاقة لعام 1992. ينبع الاهتمام بالهيدروجين كوقود بديل للنقل من قدرته على تشغيل خلايا الوقود في المركبات عديمة الانبعاثات ، وإمكاناته للإنتاج المحلي ، ووقت الملء السريع لخلية الوقود وكفاءة عالية. في الواقع ، تعتبر خلية الوقود المقترنة بمحرك كهربائي أكثر كفاءة بمرتين إلى ثلاث مرات من محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بالبنزين. يمكن أن يعمل الهيدروجين أيضًا كوقود لمحركات الاحتراق الداخلي. ومع ذلك ، على عكس FCEVs ، فإنها تنتج انبعاثات من أنبوب العادم وتكون أقل كفاءة. تعرف على المزيد حول خلايا الوقود.
الطاقة في 2.2 رطل (1 كيلوغرام) من غاز الهيدروجين هي تقريباً نفس الطاقة في 1 جالون (6.2 رطل ، 2.8 كيلوغرام) من البنزين. نظرًا لأن الهيدروجين يحتوي على كثافة طاقة حجمية منخفضة ، يتم تخزينه على متن مركبة كغاز مضغوط لتحقيق نطاق قيادة المركبات التقليدية. تستخدم معظم التطبيقات الحالية خزانات عالية الضغط قادرة على تخزين الهيدروجين بمعدل 5 أو 000 أو 10 أو 000 أرطال لكل بوصة مربعة (psi). على سبيل المثال ، تحتوي FCEVs في الإنتاج من قبل الشركات المصنعة للسيارات والمتوفرة لدى الوكلاء على 10 ، 000 خزانات رطل لكل بوصة مربعة. يمكن لموزعات البيع بالتجزئة ، التي توجد في الغالب في مواقع مشتركة في محطات البنزين ، ملء هذه الخزانات في حوالي 5 دقائق. تستخدم الحافلات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود حاليًا 5 ، 000 خزانات رطل لكل بوصة مربعة تستغرق من 10 إلى 15 دقيقة لملءها. طرق أخرى لتخزين الهيدروجين قيد التطوير ، بما في ذلك ربط الهيدروجين كيميائيًا بمادة مثل هيدريد المعدن أو المواد الماصة منخفضة الحرارة. تعرف على المزيد حول تخزين الهيدروجين.
تُظهر البيانات من محطات التزود بالوقود بالهيدروجين بالتجزئة ، والتي تم جمعها وتحليلها من قبل المختبر الوطني للطاقة المتجددة ، أن متوسط الوقت المستغرق في تزويد FCEV بالوقود أقل من 4 دقائق.
تقود كاليفورنيا الأمة في بناء محطات وقود الهيدروجين لمركبات FCEV. اعتبارًا من منتصف -2021 ، تم فتح 47 محطة هيدروجين للبيع بالتجزئة للجمهور في كاليفورنيا ، بالإضافة إلى واحدة في هاواي ، وكانت 55 محطة أخرى في مراحل مختلفة من الإنشاء أو التخطيط في كاليفورنيا. تخدم هذه المحطات أكثر من 8 ، 000 FCEV. تواصل كاليفورنيا تقديم التمويل لبناء البنية التحتية للهيدروجين من خلال برنامج النقل النظيف. تم تفويض لجنة كاليفورنيا للطاقة بتخصيص ما يصل إلى 20 مليون دولار سنويًا حتى عام 2023 وتستثمر في 100 محطة عامة أولية لدعم وتشجيع هذه المركبات عديمة الانبعاثات. بالإضافة إلى ذلك ، تم التخطيط لـ 14 محطة بيع بالتجزئة للولايات الشمالية الشرقية ، مع بعض تلك المحطات التي تخدم بالفعل عملاء الأسطول.
تقدم الشركات المصنعة للسيارات FCEVs فقط للمستهلكين الذين يعيشون في المناطق التي توجد بها محطات الهيدروجين. تواصل المحطات غير المخصصة للبيع بالتجزئة في كاليفورنيا وفي جميع أنحاء البلاد خدمة أساطيل FCEV ، بما في ذلك الحافلات. تستخدم مراكز التوزيع المتعددة الهيدروجين لتزويد مركبات مناولة المواد بالوقود في عملياتها العادية. بالإضافة إلى ذلك ، صدرت عدة إعلانات بشأن إنتاج المركبات الثقيلة ، مثل شاحنات النقل الخطي ، التي ستتطلب محطات وقود ذات قدرات أعلى بكثير من مراكز العمل الخفيفة الحالية. ابحث عن محطات وقود الهيدروجين في جميع أنحاء الولايات المتحدة.
