هيدروژن طرحي جديد براي جايگزيني نفت

تلاش ايالات متحده امريكا بر جايگزيني سوخت هيدروژني در اتومبيل ها وزير انرژي ايالت متحده امريكا ، 6 آوريل 2006 ، از تقاضاي 52.5 ميليون دلار ظرف سه سال آينده براي پشتيباني از نوآوري هاي تازه و پژوهش بنيادين در فن آوري هيدروژن خبر داد. اين تقاضا از طرح انرژي پيشرفته رييس جمهور امريكا كه تلاش دارد وابستگي به نفت خارجي را كاهش دهد حمايت مي كند و از پژوهش هايي كه به حل مشكلات علمي مربوط به توليد، استفاده و ذخيره هيدروژن كمك مي كنند پشتيباني به عمل خواهد آورد. بودمن در همايش جهاني 2006 انجمن مهندسان خودروسازي اعلام كرد: "اين سرمايه گذاري در پژوهش بنيادين براي تشويق نوآوري ها و پيشرفت هاي تازه در نظر گرفته شده است كه ما را در ايجاد اقتصادي بر پايه هيدروژن كمك خواهد كرد. صنعت خودروسازي ما در حال تغيير است و اميدواريم كه اين سرمايه گذاري براي آمريكا امكان رهبري دنيا در توليد اتومبيل هاي پاكيزه را با سوخت هيدروژن فراهم سازد كه بدون آلاينده باشند و از وابستگي ما به نفت وارداتي بكاهد. وي گفت كه اين مساله ما را در از ميان برداشتن موانع فني كمك خواهدكرد و ايجاد فن آوري هيدروژن و پيل سوختي را يك گام به مرحله عملي شدن نزديك خواهد كرد." اين تقاضا مشكلاتي را كه ذخيره، توليد و استفاده از هيدروژن با آنها مواجه است، هدف قرار مي دهد . اين پژوهش دانش درازمدتي را براي حركت به سوي اقتصاد هيدروژني فراهم خواهد ساخت و خودروهاي داراي سوخت باتري هيدروژني تا سال 2020 وارد بازار انبوه خواهند شد و هدف بوش براي فراهم ساختن امكان شركت كودكان امروزي در آزمون رانندگي آينده شان با ماشين هاي كاملا بدون آلودگي تحقق خواهد يافت. وي به فن آوري هاي كوتاه مدت براي از بين بردن وابستگي به نفت خارجي پرداخت و از تمام خودروسازان درخواست كرد تا به ساخت خودروهايي با سوخت پاكيزه "اي – 85 "بپردازند. اين سوخت تركيبي از 85 درصد اتانول قابل تجديد و 15 درصد گازوييل است. وزارت انرژي بر اين باور است طرح انرژي پيشرفته رييس جمهور امنيت چشمگير انرژي و سودمندي براي محيط زيست را فراهم خواهد ساخت. واشنگتن در تلاش جهت ساخت پيل هاي باتري از هيدروژن براي تامين سوخت و نيروي اتومبيل ها، تلفن هاي موبايل، و دستگاه هاي ديگر است، يكي از بزرگترين چالش ها يافتن راه هايي جهت ذخيره مقادير زياد هيدروژن در دما و فشار مناسب است. به گزارش وزارت دفاع امريكا، براي قابل استفاده و عملي بودن يك سوخت، غلظت هيدروژن آن سوخت بايد حداقل 5/6 درصد باشد، كه دانشمندان ما به غلظت 5/7 درصدي دست يافته اند – تقريبا سه برابر بيشتر از گزارش هاي قبلي – ولي در دماي بسيار پايين (منهاي 196 درجه سلسيوس). عمر ياغي، استاد شيمي در دانشگاه UCLA، كه اين پژوهش را با همكارانش در دانشگاه ميشيگان انجام داده است مي گويد "با استفاده از يك ماده جديد، مسير مشخصي را براي رسيدن به بيش از 7 درصد هيدروژن در كل وزن ماده شناسايي كرده ايم." نتايج اين پژوهش ممكن است منجر به ساخت سوخت هيدروژني اي شود كه مي تواند جهت تامين نيروي كامپيوترهاي لپ تاپ، تلفن هاي موبايل، دوربين هاي ديجيتال و ديگر دستگاه هاي الكترونيكي بكار گرفته شود. هيدروژن چگونه در دستگاه هايي مانند تلفن موبايل، كامپيوترهاي لپ تاپ و دوربين هاي ديجيتال استفاده مي شود؟ عمرياغي پژوهشگر در اين زمينه مي گويد:"به جاي يك باتري، واسطه اي مانند MOF لازم است تا هيدروژن را ذخيره كند و آن را در پيل باتري آزاد كند." او تاكيد مي كند: وقتي هيدروژن مي سوزد، فقط آب توليد مي كند، كه هيچ ضرري براي محيط زيست ندارد. هيدروژن، ذخيره شده در MOF، از لحاظ فيزيكي جذب مي شود، بدون هزينه زياد مي توان به راحتي هيدروژن را جدا كرد و دوباره آن را سر جاي خود گذاشت. وي بيان داشت، چالش اصلي، ذخيره هيدروژن به مقداري است كه بتواند سوخت يك اتومبيل را براي 300 الي 400 مايل بدون نياز به سوخت گيري مجدد، تامين كند. در پژوهش هاي قبلي، ياغي نشان داده كه مي توان در MOF ها مقادير زيادي دي اكسيد كربن، يكي از گازهاي گلخانه اي، در دماي محيط ذخيره كرد؛ پيشرفتي كه مي تواند از انتشار گاز دي اكسيد كربن از نيروگاه ها و اتومبيل ها و ورود آن به اتمسفر جلوگيري كند.ياغي و همكارانش همچنين گزارش كردند كه MOF ها مي توانند مقادير زيادي متان ذخيره كنند. متان نيز يكي از گازهاي گلخانه اي است. ياغي اظهار داشت، "موادي ساخته ايم كه خيلي بيشتر از استاندارد تعيين شده وزارت نيرو متان ذخيره مي كنند، و فكر مي كنيم مي توانيم استراتژي مشابهي براي ذخيره هيدروژن بكار ببنديم." آزمايش اولين هواپيما با سوخت هيدروژن يك شركت آمريكايي در جهت رسيدن ايالت متحده امريكا به اهداف توسعه جايگزيني سوخت هيدروژني و فاصله گرفتن امريكا از وابستگي به نفت، موفق شد براي نخستين بار هواپيمايي با سوخت هيدروژن بسازد . بر اساس اين گزارش ساخت اين هواپيما مي تواند اولين گام براي استفاده از انرژي پاك در حمل و نقل هوايي باشد.به گفته طراحان اين هواپيما، هيدروژن مايع كه در مخزن سوخت هواپيما حمل مي شود با اكسيژن تركيب و انرژي پرواز را توليد مي كند .محصول تركيب اكسيژن با هيدروژن نيز آب است كه به صورت بخار وارد هوا مي شود . پرواز آزمايشي اين هواپيما با موفقيت انجام شده است . توليد هيدروژن از روغن آفتابگردان گروهي از دانشمندان بريتانيايي فرآيندي را براي توليد هيدروژن از روغن آفتابگردان كه به گفته آنها در آينده مي تواند يك منبع مهم انرژي بي ضرر براي محيط زيست باشد ابداع كرده اند.به اعتقاد دانشمندان اين منبع مي تواند براي به كار گرفته شدن به عنوان سوخت خودروها مناسب باشد. اين تحقيقات در نشست سالانه انجمن شيمي آمريكا عرضه مي شود.با كاهش منابع نفتي جهان و پديدار شدن آثار گرم شدن زمين در سراسر كره، استدلال براي حركت از اقتصاد متكي به نفت به سوي اقتصادي متكي به هيدروژن منطقي تر شده است اما هيدروژن را بايد توليد كرد و برخي شيوه هاي موجود براي توليد آن به اندازه احتراق نفت، گازهاي گلخانه اي توليد مي كند.با اين حال آخرين دستاوردها در اين زمينه از سوي دانشمندان دانشگاه ليدز فراهم كننده راه تازه اي براي بدل كردن اين فرآيند به يك فرآيند بي ضرر براي طبيعت است. ماده خام اين فرآيند مواد گياهي است و محصول آن عمدتا چيزي جز هيدروژن نيست.دكتر اندرو ماس يكي از پژوهشگران اين تيم مي گويد: "توليد هيدروژن از مواد گياهي و روغن هاي گياهي نمايانگر يك شيوه واقع گرايانه براي دستيابي به يك منبع قابل تجديد انرژي است. اين فرآيند خاص مي تواند امكان توليد هيدروژن از مواد گرفته شده از گياهان را فراهم كند. توليد هيدروژن به و سيله پردازنده هاي سوختي ثابت يا پردازنده هاي تعبيه شده در خودروهاي متكي به سلول سوختي انجام خواهد شد."براساس اين مدل باك خودروها با مثلا روغن آفتاب گردان پر خواهد شد و اين روغن هنگام حركت خودرو به هيدروژن بدل مي شود و هيدروژن نيز نيروي موتوري را كه با سلول سوختي كار مي كند تامين مي كند. فرآيند تبديل روغن به هيدروژن، مقداري دي اكسيد كربن توليد مي كند اما كشت و پرورش مقدار بيشتري آفتاب گردان آن را از هوا جذب خواهد كرد.تيم محققان دانشگاه ليدز نشان داده است كه اين فن آوري عملي است، اما موانع بزرگي در مسير به واقعيت پيوستن خودروهايي كه با روغن آفتاب گردان كار مي كنند وجود دارد كه يكي از آنها هزينه است.اين فرآيند از موادي نسبتا گران استفاده مي كند و در كوتاه مدت، بنزين مسلما گزينه ارزان تر خواهد بود. تحول در صنايع خودروسازي آمريكا در جهت كاهش وابستگي به سوخت هاي فسيلي دولت آمريكا با كنارگذاشتن طرح يك و نيم ميليارد دلاري براي كمك به ساخت نسل تازه اي از اتومبيل هاي بنزين سوز كم مصرف، استراتژي تازه خود را بر ساخت اتومبيل هاي هيدروژن سوز متمركز كرده است. وزير انرژي آمريكا در مركز صنايع اتومبيل سازي آمريكا اعلام كرد كه دولت بوش تصميم گرفته است براي سرعت بخشيدن به طرح ساخت موتورهاي هيدروژني به جاي موتورهاي بنزين سوز احتراقي، وارد عمل شود. نيروي محركه اتومبيل ها ي جديد، انرژي برق خواهد بود كه از سوختن هيدورژن ذخيره شده در باك اتومبيل با اكسيژن موجود در هوا توليد خواهد شد.ين نوع موتور تنها بخار آب در هوا متصاعد مي كند.طرح قبلي كه در سال 1993 براي آينده صنعت اتومبيل سازي در آمريكا ريخته شده بود، شامل ساخت اتومبيل هاي بنزين سوز نسبتا ارزان قيمتي بود كه مصرف موتور احتراقي آن براي هر 35 كيلومتر، يك ليتر بنزين باشد.طرفداران حفظ محيط زيست و كارشناسان امور انرژي از اين تغيير جهت دولت آمريكا در سياست استراتژيك و درازمدت خود براي كاستن از ميزان اتكاي اين كشور بر فرآورده هاي نفتي استقبال كرده اند. متخصصين تكنولوژي موتورهاي هيدروژني مي گويند رسيدن به مرحله توليد انبوه و مقرون به صرفه اين نوع موتور برقي براي خودروهاي شخصي، محتاج 10 تا 20 سال تجربه و آزمايش است. انديشه طراحي يك موتور برقي هيدروژن سوز نخستين بار در دوره رياست جمهوري بيل كلينتون ارايه شد. "ال گور" معاون وي، اين طرح را به پروژه فضايي آپولو تشبيه كرد، پروژه اي كه براي سبقت گرفتن آمريكا از شوروي در تكنولوژي فضاپيمايي و سفر به كره ماه با يك جدول زماني مشخص به وجود آمد.دولت آمريكا اكنون با قبول ضرورت يافتن يك جايگزين براي فرآورده هاي نفتي به عنوان منبع اصلي توليد نيروي محركه در آن كشور يك و نيم ميليارد دلار اعتبار دولتي براي پژوهش در اين رشته كنار گذارده است. علاوه بر اين اعتبار دولتي، سه شركت بزرگ خودروسازي آمريكا، ژنرال موتور، فورد و ديملركرايسلر مشتركا سالانه يك ميليارد دلار براي طرح ريزي و آزمايش اين نوع موتور بدون دود هزينه خواهند كرد. يارانه بدون تعهد به رغم يارانه قابل توجه دولت آمريكا براي آزمايش اين طرح دراز مدت، وزارت انرژي ايالات متحده شركت هاي خودروسازي را ملزم به ساختن اتومبيل هاي هيدروژن سوز نكرده است. تصميمي كه با اعتراض طرفداران حفظ محيط زيست و كارشناسان امور انرژي روبرو شده است. به اعتقاد معترضان، اگر هدف مشخصي براي يافتن منابع انرژي زاي تازه به جاي فرآورده هاي نفتي تعيين نشود، از اتكاي آمريكا بر منابع فسيلي كاسته نخواهد شد. آمريكا با داشتن تنها 5 درصد از جمعيت دنيا، معادل 25 درصد از مصرف فرآورده هاي نفتي، به ويژه بنزين جهان را به خود اختصاص داده است.