Ku saabsan jiilka xiga ee tamarta haydarojiinta

Waxaan soo bandhigi doonnaa "haydrojiin", oo ah jiilka xiga ee tamarta oo aan kaarboon lahayn. Haydrojiin waxa loo qaybiyaa saddex nooc: "haydrojiin cagaaran", "haydrojiin buluug ah" iyo "haydrojiin cawlan", mid walbana wuxuu leeyahay hab wax soo saar oo kala duwan. Waxaan sidoo kale sharxi doonnaa hab kasta oo wax soo saar ah, sifooyinka jireed sida walxaha, hababka kaydinta/gaadiidka, iyo hababka isticmaalka. Waxaan sidoo kale soo bandhigi doonaa sababta ay u tahay isha tamarta ee jiilka xiga ee ugu badan.

Elektrolysis-ka Biyaha si loo soo saaro Haydarojiin Cagaaran

Marka la isticmaalayo haydarojiin, waa muhiim in si kastaba ha ahaatee "la soo saaro haydarojiin". Habka ugu fudud waa in "elektrolizate biyaha". Malaha waxaad ku samaysay cilmiga dugsiga sare. Buuxi weelka biyo iyo elektrodiyada biyaha. Marka baytarigu ku xidhmo elektrodiyada oo la tamareeyo, falgallada soo socda waxay ka dhacaan biyaha iyo elektrodi kasta.
Katooliga, H+ iyo elektaroonada ayaa isku dara si ay u soo saaraan gaaska haydarojiin, halka anode-ku uu soo saaro oksijiin. Si kastaba ha ahaatee, habkani waa mid ku habboon tijaabooyinka sayniska ee dugsiga, laakiin si loo soo saaro haydarojiin warshadeed ahaan, waa in la diyaariyaa farsamooyin hufan oo ku habboon wax soo saarka baaxadda weyn. Taasi waa "elektrolysis-ka xuubka elektrojiinada polymer (PEM).
Habkan, xuub polymer semipermeable ah oo u oggolaanaya marinka aayoonka haydarojiin ayaa lagu dhejiyaa anode iyo katode. Marka biyaha lagu shubo anode-ka qalabka, aayoonka haydarojiin ee ay soo saarto electrolysis waxay u gudbaan xuub semipermeable ah ilaa cathode-ka, halkaas oo ay ku noqdaan haydarojiin molecular ah. Dhanka kale, aayoonka oksijiinku ma dhex mari karaan xuubka semipermeable oo waxay noqon karaan molecules oksijiin ah anode-ka.
Sidoo kale electrolysis-ka biyaha alkaline-ka, waxaad ku abuurtaa haydarojiin iyo oksijiin adigoo kala soocaya anode-ka iyo kathode-ka iyada oo loo marayo kala-soocid ay ion-yada hydroxide-ka oo keliya ku gudbi karaan. Intaa waxaa dheer, waxaa jira habab warshadeed sida electrolysis uumi-kuleyl sare.
Marka la sameeyo hababkan si ballaaran, waxaa la heli karaa tiro badan oo haydarojiin ah. Inta lagu jiro hawshan, waxaa sidoo kale la soo saaraa xaddi badan oo oksijiin ah (kala bar mugga haydarojiin ee la soo saaro), si aysan saameyn xun ugu yeelan deegaanka haddii lagu sii daayo jawiga. Si kastaba ha ahaatee, elektrolisisku wuxuu u baahan yahay koronto badan, sidaa darteed haydarojiin aan kaarboon lahayn ayaa la soo saari karaa haddii lagu soo saaro koronto aan isticmaalin shidaalka fosil, sida marawaxadaha dabaysha iyo muraayadaha qorraxda.
Waxaad heli kartaa "haydrojiin cagaaran" adigoo isticmaalaya koronto-dhaliye biyo ah adoo isticmaalaya tamar nadiif ah.

Waxaa sidoo kale jira matoor haydarojiin ah oo loogu talagalay soo saarista baaxadda weyn ee haydarojiinkan cagaaran. Iyadoo la adeegsanayo PEM qaybta elektrolyzer-ka, haydarojiin ayaa si joogto ah loo soo saari karaa.

Haydarojiin Buluug ah oo laga sameeyay Shidaalka Fossil

Haddaba, maxay yihiin siyaabo kale oo lagu sameeyo haydarojiin? Haydarojiinku wuxuu ku jiraa shidaalka fosil-ka sida gaaska dabiiciga ah iyo dhuxusha oo ah walxo aan ahayn biyaha. Tusaale ahaan, ka fiirso methane (CH4), oo ah qaybta ugu weyn ee gaaska dabiiciga ah. Waxaa halkan ku yaal afar atam oo haydarojiin ah. Waxaad heli kartaa haydarojiin adigoo ka saaraya haydarojiinkan.
Mid ka mid ah kuwan waa hab loo yaqaan "dib-u-habaynta methane ee uumiga" kaas oo isticmaala uumiga. Qaacidada kiimikada ee habkan waa sidan soo socota.
Sida aad arki karto, kaarboon monoksaydh iyo haydarojiin waxaa laga soo saari karaa hal molecule methane ah.
Sidan, haydarojiin waxaa lagu soo saari karaa habab sida "dib-u-habaynta uumiga" iyo "pyrolysis" oo gaaska dabiiciga ah iyo dhuxusha ah. "Haydarojiin buluug ah" waxaa loola jeedaa haydarojiin lagu soo saaro habkan.
Si kastaba ha ahaatee, xaaladdan, kaarboon monoksaydh iyo kaarboon laba ogsaydh ayaa loo soo saaraa sidii wax soo saar ka soo haray. Markaa waa inaad dib u warshadaysaa ka hor inta aan lagu sii dayn jawiga. Kaarboon laba ogsaydh, haddii aan la soo celin, wuxuu noqdaa gaas haydarojiin ah, oo loo yaqaan "haydarojiin cawlan".

Noocee Curiye Ah Ayuu Yahay Haydarojiin Yahay?

Haydarojiinku wuxuu leeyahay tiro atom ah oo ah 1 waana curiyaha ugu horreeya ee ku yaal jadwalka xilliyeedka.
Tirada atamka ayaa ah tan ugu weyn caalamka, waxayna ka dhigan tahay qiyaastii 90% dhammaan walxaha ku jira caalamka. Atamka ugu yar ee ka kooban proton iyo elektarooni waa atamka haydarojiin.
Haydarojiinku wuxuu leeyahay laba isotop oo leh neutrons ku xiran xudunta. Hal "deuterium" oo neutron ku xiran iyo laba "tritium" oo neutron ku xiran. Kuwani sidoo kale waa agab loogu talagalay soo saarista tamarta isku-dhafka.
Xiddig sida qorraxda oo kale ah, isku-darka nukliyeerka ee ka imanaya haydarojiin ilaa helium ayaa ka socda, kaas oo ah isha tamarta ee xiddigtu iftiimiso.
Si kastaba ha ahaatee, haydarojiinku si dhif ah ayuu uga jiraa gaas ahaan Dhulka. Haydarojiinku wuxuu sameeyaa iskudhisyo ay la socdaan walxo kale sida biyaha, methane, ammonia iyo ethanol. Maadaama haydarojiinku uu yahay curiye fudud, marka heerkulku kor u kaco, xawaaraha dhaqdhaqaaqa ee molecules-ka haydarojiinku wuu kordhaa, wuxuuna ka baxaa cufisjiidadka dhulka una baxaa hawada sare.

Sidee loo isticmaalaa haydarojiin? Isticmaalka Gubashada

Haddaba, sidee loo isticmaalaa "haydrayt"-ka, kaas oo soo jiitay dareenka adduunka oo dhan isagoo ah isha tamarta ee jiilka soo socda? Waxaa loo isticmaalaa laba siyaabood oo waaweyn: "gubasho" iyo "unug shidaal". Aan ku bilowno isticmaalka "gubasho".
Waxaa jira laba nooc oo gubasho oo ugu muhiimsan oo la isticmaalo.
Tan koowaad waa shidaal gantaal ah. Gantaalka H-IIA ee Japan wuxuu isticmaalaa gaaska haydarojiin "hydrogen dareere ah" iyo "oksijiin dareere ah" kaas oo sidoo kale ku jira xaalad shidaal ahaan. Labadan waa la isku daray, tamarta kulaylka ee waqtigaasna waxay dardar gelinaysaa duritaanka molecules-ka biyaha ee la soo saaray, iyagoo u duulaya hawada sare. Si kastaba ha ahaatee, maadaama ay tahay matoor farsamo ahaan adag, marka laga reebo Japan, Mareykanka, Yurub, Ruushka, Shiinaha iyo Hindiya oo keliya ayaa si guul leh isugu daray shidaalkan.
Tan labaad waa koronto dhalinta. Korontada gaaska ee loo yaqaan turbines-ka ayaa sidoo kale adeegsata habka isku-darka haydarojiin iyo oksijiin si loo dhaliyo tamar. Si kale haddii loo dhigo, waa hab lagu eego tamarta kulaylka ee ay soo saarto haydarojiin. Warshadaha korontada dhaliya, kulaylka ka yimaada dhuxusha gubanaysa, saliidda iyo gaaska dabiiciga ah wuxuu soo saaraa uumi kaxeeya marawaxadaha. Haddii haydarojiin loo isticmaalo sidii ilo kuleyl, warshadda korontada waxay noqon doontaa mid dhexdhexaad ah oo kaarboon ah.

Sidee loo Isticmaalaa Haydarojiin? Waxaa loo Isticmaalaa Unug Shidaal ahaan

Si kale oo loo isticmaalo haydarojiin waa unug shidaal, kaas oo si toos ah u beddelaya haydarojiin koronto. Gaar ahaan, Toyota waxay soo jiidatay dareenka Japan iyadoo gawaarida ku shaqeeya haydarojiin halkii ay ka ahaan lahayd gawaarida korontada ku shaqeeya (EV) beddel ahaan gawaarida shidaalka iyadoo qayb ka ah tallaabooyinkeeda ka hortagga kulaylka adduunka.
Gaar ahaan, waxaan sameyneynaa habka lidka ku ah marka aan soo bandhigno habka wax soo saarka ee "haaydrojiin cagaaran". Qaacidada kiimikada waa sidan soo socota.
Haydarojiinku wuxuu dhalin karaa biyo (biyo kulul ama uumi) isagoo koronto dhalinaya, waana la qiimayn karaa sababtoo ah ma keeno culays deegaanka. Dhanka kale, habkani wuxuu leeyahay hufnaan koronto oo hooseeya oo ah 30-40%, wuxuuna u baahan yahay platinum oo ah kiciye, sidaas darteedna wuxuu u baahan yahay kharash dheeraad ah.
Waqtigan xaadirka ah, waxaan isticmaaleynaa unugyada shidaalka ee polymer electrolyte (PEFC) iyo unugyada shidaalka ee fosforic acid (PAFC). Gaar ahaan, gawaarida unugyada shidaalka waxay isticmaalaan PEFC, sidaa darteed waxaa la filayaa inay ku faafto mustaqbalka.

Kaydinta Haydarojiin iyo Gaadiidku ma yihiin kuwo Amaan ah?

Hadda, waxaan u maleyneynaa inaad fahantay sida loo sameeyo iyo loo isticmaalo gaaska haydarojiin. Haddaba sidee baad u kaydisaa haydarojiinkan? Sideed u geysaa meesha aad u baahan tahay? Ka waran amniga waqtigaas? Waan sharxi doonnaa.
Xaqiiqdii, haydarojiinku sidoo kale waa curiye aad khatar u ah. Bilowgii qarnigii 20-aad, waxaan haydarojiin u isticmaalnay gaas ahaan si aan ugu dul sabeyno buufinnada, buufinnada, iyo maraakiibta hawada cirka sababtoo ah aad bay u fududayd. Si kastaba ha ahaatee, bishii Maajo 6, 1937, New Jersey, USA, "qaraxii Hindenburg ee diyaaradaha hawada" ayaa dhacay.
Tan iyo shilkii, si weyn ayaa loo aqoonsaday in gaaska haydarojiinku uu khatar yahay. Gaar ahaan marka uu dab qabsado, wuxuu si xoog leh ugu qarxi doonaa oksijiin. Sidaa darteed, "ka fogow oksijiinta" ama "ka fogow kulaylka" waa lama huraan.
Ka dib markii aan qaadnay tallaabooyinkan, waxaan la nimid hab rarid ah.
Haydarojiinku waa gaas heerkulka qolka, sidaa darteed inkastoo uu wali yahay gaas, haddana aad buu u weyn yahay. Habka ugu horreeya waa in la mariyo cadaadis sare oo la cadaadiyo sida dhululubo marka la samaynayo cabitaanno kaarboonaysan. Diyaari haan gaar ah oo cadaadis sare leh oo ku kaydi xaalado cadaadis sare leh sida 45Mpa.
Shirkadda Toyota, oo sameysa gawaarida shidaalka qaada (FCV), ayaa sameyneysa taangi hydrogen ah oo cadaadis sare leh oo resin ah kaasoo u adkeysan kara cadaadiska 70 MPa.
Hab kale ayaa ah in la qaboojiyo ilaa -253°C si loo sameeyo haydarojiin dareere ah, loona kaydiyo oo loogu qaado haamaha gaarka ah ee kulaylka lagu dahaadho. Sida LNG (gaaska dabiiciga ah ee dareeraha ah) marka gaaska dabiiciga ah laga soo dejiyo dibadda, haydarojiin waxaa lagu shubaa dareeraha inta lagu jiro gaadiidka, taasoo hoos u dhigaysa mugga ilaa 1/800 xaaladdiisa gaaska. Sannadkii 2020, waxaan dhammaystirnay side-haydarojiin dareere ah oo ugu horreeyay adduunka. Si kastaba ha ahaatee, habkani kuma habboona gawaarida unugyada shidaalka sababtoo ah wuxuu u baahan yahay tamar badan si uu u qaboojiyo.
Waxaa jira hab lagu kaydiyo laguna raro haamaha sidan oo kale ah, laakiin waxaan sidoo kale horumarinaynaa habab kale oo lagu kaydiyo haydarojiin.
Habka kaydinta waa in la isticmaalo dahaarka kaydinta haydarojiin. Haydarojiinku wuxuu leeyahay sumcad ah inuu dhex galo biraha oo uu sii xumeeyo. Tani waa talo horumarineed oo laga sameeyay Mareykanka sanadihii 1960-meeyadii. JJ Reilly et al. Tijaabooyin ayaa muujiyay in haydarojiin la kaydin karo oo la sii deyn karo iyadoo la isticmaalayo dahaarka magnesium iyo vanadium.
Intaa ka dib, wuxuu si guul leh u sameeyay walax, sida palladium, oo nuugi karta haydarojiin 935 jeer muggeeda.
Faa'iidada isticmaalka birtan ayaa ah inay ka hortagi karto shilalka daadashada haydarojiin (badanaa shilalka qaraxyada). Sidaa darteed, si ammaan ah ayaa loo kaydin karaa loona qaadi karaa. Si kastaba ha ahaatee, haddii aadan taxaddarin oo aad ku dhaafto jawi khaldan, birta kaydinta haydarojiinku waxay sii deyn kartaa gaaska haydarojiin waqti ka dib. Hagaag, xitaa dhimbiil yar ayaa sababi kara shil qarax, markaa taxaddar.
Waxa kale oo ay leedahay khasaare ah in nuugista soo noqnoqda ee haydarojiin iyo nuugista nuugista ay horseeddo xinjirowga oo ay yareyso heerka nuugista haydarojiin.
Tan kale waa in la isticmaalo tuubooyinka. Waxaa jira shuruud ah in aan la cadaadin oo cadaadis yar la saaro si looga hortago in tuubooyinka ay jajabaan, laakiin faa'iidada ayaa ah in tuubooyinka gaaska ee jira la isticmaali karo. Tokyo Gas waxay qabatay shaqo dhisme oo ku taal CALAMKA Harumi, iyadoo adeegsanaysa dhuumaha gaaska ee magaalada si ay u siiso haydarojiin unugyada shidaalka.

Bulshada Mustaqbalka waxaa abuuray Haydarojiin Tamarta

Ugu dambeyntii, aan ka fiirsanno doorka haydarojiinku ka ciyaari karo bulshada.
Waxa ka sii muhiimsan waxaan rabnaa inaan horumarinno bulsho ka xor ah kaarboon, waxaan u isticmaalnaa haydarojiin si aan u dhalinno koronto halkii aan ka ahaan lahayn tamar kuleyl.
Halkii ay ka ahaan lahaayeen warshadaha korontada ee waaweyn ee kulaylka, qoysaska qaar ayaa soo bandhigay nidaamyo sida ENE-FARM, kuwaas oo isticmaala haydarojiin laga helo dib-u-habaynta gaaska dabiiciga ah si loo soo saaro korontada loo baahan yahay. Si kastaba ha ahaatee, su'aasha ah waxa laga yeelayo wax soo saarka ka soo baxa habka dib-u-habaynta ayaa weli taagan.

Mustaqbalka, haddii wareegga haydarojiinku uu kordho, sida kordhinta tirada saldhigyada shidaalka haydarojiin, waxaa suurtogal ah in la isticmaalo koronto iyada oo aan la soo saarin kaarboon laba ogsaydh. Korantadu waxay soo saartaa haydarojiin cagaaran, dabcan, sidaa darteed waxay isticmaashaa koronto laga dhaliyo qorraxda ama dabaysha. Awoodda loo isticmaalo elektrolisisku waa inay noqotaa awoodda lagu cabudhinayo tirada korontada soo saarta ama lagu dallaco baytariga dib loo buuxin karo marka ay jirto awood dheeraad ah oo ka timaadda tamarta dabiiciga ah. Si kale haddii loo dhigo, haydarojiinku wuxuu ku jiraa booska la mid ah baytariga dib loo buuxin karo. Haddii ay taasi dhacdo, ugu dambeyntii waxay suurtogal noqon doontaa in la yareeyo korontada kulaylka. Maalinta uu matoorka gubashada gudaha ka baxo baabuurta ayaa si degdeg ah u soo dhowaanaysa.

Haydarojiin waxaa sidoo kale laga heli karaa waddo kale. Xaqiiqdii, haydarojiin wali waa wax soo saar ka yimaada soodhaha caustic. Waxyaabaha kale ee ka mid ah, waa wax soo saar ka yimaada soo saarista kookaha ee sameynta birta. Haddii aad haydarojiinkan ku riddo qaybinta, waxaad awoodi doontaa inaad hesho ilo badan. Gaaska haydarojiin ee sidan loo soo saaro waxaa sidoo kale bixiya saldhigyada haydarojiin.

Aan si qoto dheer u eegno mustaqbalka. Xaddiga tamarta lumay sidoo kale waa arrin ku saabsan habka gudbinta ee loo isticmaalo fiilooyinka si loo siiyo korontada. Sidaa darteed, mustaqbalka, waxaan isticmaali doonnaa haydarojiin ay keenaan tuubooyinka, sida haamaha aashitada kaarbooniga ah ee loo isticmaalo sameynta cabitaannada kaarbooniga ah, waxaanan guriga ku iibsan doonnaa haan haydarojiin ah si aan koronto ugu dhalinno qoys kasta. Aaladaha gacanta ee ku shaqeeya baytariyada haydarojiin waxay noqonayaan kuwo caadi ah. Waxay noqon doontaa mid xiiso leh in la arko mustaqbal noocaas ah.