هیدروژن و پیل های سوختی

هیدروژن و پیل های سوختی »  هیدروژن ساده ترین و فراوان ترین عنصر موجود در جهان است ، اتم هیدروژن فقط از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است . هیدروژن سوخت بسیار مناسبی است و می توان با سوزاندن آن گرما تولید کرد یا آن که از آن در وسیله ای به نام پیل سوختی استفاده کرد و الکتریسیته به وجود آورد . در هر دو حالت ، محصول فرعی این واکنش شیمیایی آی است . در نتیجه هیدروژن سوخت کاملاً تمیز و بدون آلایندگی ای است .
هیدروژن منبع انرژی نیست چرا که برای تولید آن نیاز به انرژی داریم . اما بعضی از کارشناسان بر این باورند که در آینده می توان از این عنصر برای ذخیره و توزیع انرژی استفاده کرد .
منابع هیدروژن
هیدروژن یکی از فراوان ترین عنصر های موجود در کره ی زمین است ، اما همیشه به صورت ترکیب با دیگر مواد شیمیایی است . بنابراین پیش از استفاده از هیدروژن ، باید آن را از درون ترکیب هایش آزاد کنیم . بزرگ ترین منبع هیدروژن در طبیعت ، آب و هیدروژن در طبیعت ، آب و هیدروکربن هایی مانند گاز طبیعی است . از طریق تجزیه ی الکتریکی آب و گرما دادن به هیدروکربن ها ، در نبود اکسیژن ، می توانیم هیدروژن به دست آوریم . در فرایند تجزیه ی مواد زیستی نیز گاز هیدروژن تولید می شود .
سوزاندن هیدروژن
هیدروژن خیلی خوب می سوزد و مقدار زیادی گرما تولید می کند . در اثر واکنش هیدروژن با اکسیژن ، آب تولید می شود . امروزه مصرف هیدروژن بسیار کم است و بیش ترین مورد استفاده ی آن در موتور های موشکی مانند فضاپیما ها و شاتل های فضایی است . در این نوع موشک ها هیدروژن با اکسیژن ترکیب می شود و عمل احتراق روی می دهد و در این واکنش شیمیایی ، جریانی از گاز داغ از انتهای موشک خارج می شود . و نیروی پیشران را ایجاد می کند .
پیل های سوختی
پیل سوختی وسیله ای است که با ترکیب کردن هیدروژن و اکسیژن ، نیروی الکتریسیته تولید می کند . پیل سوختی شبیه یک باتری کار می کند و تا وقتی دارای اکسیژن و هیدروژن است ، می تواند الکتریسیته تولید کند .
یک پیل سوختی از دو الکترود تشکیل شده است که توسط ماده ای به نام الکترولیت از یکدیگر جدا شده اند . هیدروژن به درون یکی از الکترود ها فرستاده و در آن جا به الکترون و پروتون تجزیه می  شود . پروتون ها نیز از راه ماده ی الکترولیت ، به سوی الکترود دیگر می روند ، اما در مورد الکترون ها چنین چیزی روی نمی دهد . در عوض الکترون ها پیش از آن که به سوی الکترود دیگر رانده شوند ، پیل را ترک می کنند و پیش از آن که به الکترود دیگر بروند ، جریان الکتریسیته تولید می کنند . سپس در الکترود دیگر ، این الکترون ها با پروتون ها  و اکسیژن نرکیب می شوند و محصول این واکنش شیمیایی آب است .
کاربرد پیل های سوختی
پیل های سوختی وسایل پیچیده ای هستند که در ساخت آن ها از مواد کمیاب استفاده می شود و در نتیجه بسیار پر هزینه اند . امروزه استفاده از پیل های سوختی محدود است  . در بعضی از ساختمان ها برای فراهم کردن نیروی برق اضطراری ، از پیل های سوختی استفاده می کنند . هم چنین سالیان سال است که برای فراهم کردن نیروی برق فضاپیما ها از این نوع پیل ها استفاده می شود . بیش تر کارخانه های خودروسازی نیز خودروهای آزمایشی ای ساخته اند که نیروی محرکه ی موتور های الکتریکی آن ها را پیل های سوختی فراهم می کنند .

ساز و کار یک پیل سوختی هیدروزن

نظر شما در مورد هیدروزن و پیل سوختی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...