تلاش برای جایگزینی آب به جای بنزین

البته رسیدن به چنین هدفی مستلزم عبور از مسیری پرفراز و نشیب است. هزینه انرژی در دنیا روز به روز در حال افزایش است و از این رو استفاده از سوخت های جایگزین بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در بسیاری از کشور ها از جمله ایالات متحده آمریکا استفاده از منابع سوختی جایگزین مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این تصمیم این است که دیگر برای تامین انرژی در بخش حمل و نقل به سوخت بنزین وابسته نباشند. از این رو در کشورهایی مانند آمریکا برنامه هایی برای رسیدن به این هدف در نظر گرفته شده است. بر اساس این برنامه ها قرار است تا سال 2025 میلادی، یعنی تا کمتر از ده سال دیگر 75 درصد از بنزین مصرفی در حوزه حمل و نقل از منابع سوختی جایگزین تامین شود.

سوخت جایگزین

سوالی که مطرح می شود این است که کدام سوخت جایگزین از استانداردهای یک سوخت مناسب برخوردار است؟ در میان سوخت هایی که به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی مطرح شده اند منابع متعددی وجود دارد که می تواند به عنوان یک منبع سوخت استاندارد مورد توجه قرار گیرد. محققان با جدیت در تلاش هستند چالش های پیش روی هریک از منابع سوختی را که از توانایی های بالقوه به عنوان یک منبع جایگزین برای سوخت های فسیلی برخوردار است از میان بردارند. برای مثال اتانول سلولزی به عنوان یک منبع مناسب معرفی شده است؛ اما فرآیند تخمیر آن از گیاهانی مانند گیاهان علفی بسیار گران قیمت و پرهزینه است. الکتریسیته می تواند منبعی برای تامین نیروی موردنیاز خودروها باشد، اما خودروهای هیبریدی همچنان علاوه بر نیروی الکتریکی به گاز هم به عنوان یک منبع مکمل نیاز دارند. یکی از محدودیت های خودروهای الکتریکی این است که پس از طی مسافتی چند صد کیلومتری برای شارژ مجدد باتری، باید خودرو را به منبع تامین شارژ الکتریکی متصل کرد. این در حالی است که بخش قابل توجهی از انرژی الکتریکی مصرفی در خودروهای الکتریکی در نیروگاه هایی تولید می شود که عملکرد آنها بر مصرف زغال سنگ یا گاز طبیعی مبتنی است که به نوبه خود می تواند در افزایش میزان انتشار آلاینده های زیست محیطی نقش بسیار مهمی داشته باشد. بنابراین به نظر می رسد بهترین راهکار برای کاهش وابستگی به مصرف بنزین به عنوان سوخت مصرفی در اغلب خودروها، استفاده از ترکیبی از سوخت های جایگزین باشد. هیدروژن می تواند در کاهش وابستگی حوزه حمل و نقل به مصرف بنزین نقش اصلی را بر عهده داشته باشد. هیدروژن ساده ترین و سبک ترین عنصری است که بشر تاکنون شناخته و یکی از ویژگی های منحصر به فرد این عنصر برخورداری از بازده انرژی بالاست. اکنون محققان توانسته اند به فناوری ای دست یابند که با استفاده از آن می توان در خودرو ها به جای بنزین از هیدروژن استفاده کرد. بنابراین شاید دور از انتظار نباشد که بتوان در خودرو ها به جای بنزین از آب به عنوان منبع انرژی استفاده کرد.

آب به جای سوخت خودرو

شاید باور نکنید، اما می توان در خودروها به جای سوخت از آب استفاده کرد! حتی برای تبدیل خودروهای بنزین سوز به خودروهای آب سوز کیت هایی نیز طراحی و ساخته شده است. در بسیاری از پایگاه های اینترنتی دستورالعمل هایی برای تبدیل یک خودروی بنزین سوز به خودروی مجهز به پیل سوختی هیدروژنی پیشنهاد شده است که بر اساس آن می توانید با استفاده از ابزارهایی که به راحتی از هر ابزارفروشی قابل تهیه است، یک خودروی معمولی را به یک خودروی هیدروژنی تبدیل کنید. فرآیند تبدیل آب به سوخت مبنای علمی دارد و به عبارتی از نظر علمی تائید شده است؛ اما این که استفاده از آب به جای بنزین تا چه اندازه می تواند در بهبود عملکرد خودرو تاثیرگذار باشد موضوعی است که محققان درباره آن تردید دارند. کیت هایی که از آنها برای تبدیل خودروهای بنزین سوز به خودروهای آب سوز می توان استفاده کرد بر مبنای مفهوم مطرح شده از سوی دکتر Yul Brown طراحی شده اند. این محقق عملکرد این کیت ها را براساس فرآیند الکترولیز آب و به عبارتی جداسازی اجزای تشکیل دهنده مولکول های آب طراحی کرده است. یک مولکول آب از دو مولکول هیدروژن و یک مولکول اکسیژن تشکیل شده است. این ترکیب که تحت عنوان گاز Brown از آن نام برده می شود، می سوزد و انرژی حاصل از آن را می توان برای تامین انرژی موردنیاز برای به حرکت در آوردن خودرو مورد استفاده قرار داد. این سوخت به مقدار آب کمی نیاز دارد و می تواند مکمل سوخت مصرفی در خودرو باشد.

محدودیت ها و موانع

بنابراین از نظر علمی استفاده از آب به عنوان منبع انرژی امکان پذیر است؛ اما ممکن است از نظربازده انرژی به صرفه نباشد. استفاده از کیت های تبدیل آب به انرژی در خودرو با مشکل نسبت انرژی خالص منفی همراه است و این ویژگی موجب می شود استفاده از این منبع جایگزین مانند بسیاری از دیگر منابعی که به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی مطرح شده اند از نظر بازده انرژی مورد توجه نباشد. به عبارت دیگر مقدار انرژی حاصل از الکترولیز آب کمتر از مقدار انرژی است که در این فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال اگر برای الکترولیز آب و تجزیه یک مولکول آب به اکسیژن و هیدروژن به یک گالن گازوئیل نیاز داشته باشید بازده انرژی حاصل از آن معادل انرژی نصف گالن گازوئیل خواهد بود. اگر بخواهیم درباره انرژی صحبت کنیم و این موضوع را از دیدگاه بازده انرژی بررسی کنیم به این نتیجه می رسیم که بهتر است به جای استفاده از انرژی حاصل از تجزیه آب از انرژی همان یک گالن گازوئیلی استفاده کنیم که باید در فرآیند الکترولیز آب از آن استفاده شود.

استفاده از هیدروژن به عنوان منبع سوخت علاوه بر این پیامدهای جانبی دیگری نیز به همراه دارد که محققان صنعت خودروسازی هنوز برای حل آن به راهکار قطعی نرسیده اند. بررسی و مطالعات انجام شده روی هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت حیاتی نشان می دهد استفاده از آن به عنوان سوخت مصرفی در خودرو ها می تواند به شکنندگی و شکستگی قطعات فلزی موتور خودرو منجر شود.

اما با وجود این حتی با در نظر گرفتن این پیامدها و تردید هایی که نسبت به عملکرد کیت های الکترولیز آب مصرفی در خودروها به عنوان سوخت مطرح شده است، محققان همچنان به دنبال راه هایی برای حل محدودیت ناشی از نسبت منفی انرژی خالص بهره برداری هیدروژن در وسایل نقلیه هستند. بعضی از شرکت های خودروسازی نوعی خودروهای برقی تولید کرده اند که عملکرد آنها بر هیدروژن ورودی به داخل یک مخزن گاز مبتنی است. اگر بتوان بدون نیاز به انرژی، هیدروژن را از آب جدا کرد، در این صورت شاید طراحی و ساخت خودروهایی که در آنها به جای بنزین از آب استفاده شود از نظر اقتصادی به صرفه باشد. گروهی از محققان امکان پذیر بودن این طرح را مورد بررسی قرار داده اند. آنها براساس مطالعات و تحقیقات انجام شده فرآیندی را شناسایی کرده اند که بر اساس آن می توان بدون مصرف انرژی یا با مصرف کمترین میزان انرژی، هیدروژن را از آب جداسازی کرد. با افزودن آب به نوعی فلز کامپوزیت یا به عبارتی آلیاژی که از آلومینیوم و گالیم ساخته شده است، مولکول آب به مولکول های عناصری که در ساختار آن به کار رفته است، تجزیه خواهد شد. این آلیاژ اکسیژن را به خود جذب می کند و به این ترتیب هیدروژن باقی می ماند. البته توسعه این فناوری به زمان نیاز دارد و مدت زمانی به طول می انجامد تا بتوانید از این فناوری در خودروهای آینده استفاده کنید. اکنون تنها راهکاری که برای استفاده از آب به جای سوخت در خودرو ها وجود دارد کیت هایی است که آب را الکترولیز کرده و اجزای سازنده مولکول های آب را از هم جدا می کند که استفاده از این کیت ها نیز از نظر مصرف انرژی به صرفه نخواهد بود.

از علم تا عمل

اگرچه عملی شدن ایده خودروهایی که با آب کار می کنند از نظر علمی امکان پذیر است، اما تبدیل شدن این ایده به واقعیت مستلزم عبور از موانع و محدودیت های متعددی است. خودروهایی که در آنها به جای بنزین از آب به عنوان سوخت استفاده می شود خودروهایی هستند که به نظر می رسد انرژی آنها به طور مستقیم از آب تامین می شود. تاکنون اختراعات بین المللی متعددی با عنوان خودروهای آب سوخت ثبت شده است و در بسیاری از روزنامه ها، مجلات علمی معروف و پرمخاطب و همچنین شبکه های تلویزیونی خبرهایی درباره جایگزینی سوخت خودروها با آب پوشش داده شده است. البته برخی محققان مطرح شدن این موضوع را به شبه علم نسبت داده اند و برخی دیگر نیز بر این باورند که چنین ایده هایی صرفا با هدف سرمایه گذاری مطرح می شود.

سازندگان این خودروها ادعا می کنند سوخت مصرفی این خودرو از آب تامین می شود و به هیچ منبع انرژی دیگری نیاز نیست. گاهی نیز ادعا می شود در این خودروها بخشی از انرژی موردنیاز برای به حرکت در آوردن خودرو از آب تامین می شود و بخش دیگر از همان منابع سوخت متداول مانند بنزین و گازوئیل تامین خواهد شد. در حقیقت آب هیدروژنی است که به طور کامل اکسید شده است. هیدروژن عنصری با انرژی بالا و قابل اشتعال است. اما با تشکیل آب بخش قابل توجهی از انرژی مفید آن آزاد خواهد شد. فرآیند الکترولیز آب و تجزیه آب به اکسیژن و هیدروژن به انرژی زیادی نیاز دارد. در حقیقت بخشی از فرآیند تبدیل آب به هیدروژن و سوزاندن هیدروژن از بین می رود. این بخش از انرژی به شکل انرژی گرمایی آزاد می شود. بر این اساس شاید استفاده از آب به عنوان منبع انرژی در خودرو ها چندان منطقی به نظر نرسد.

منبع:جام جم آنلاین

No tags for this post.