Betri za nguvu ni sehemu muhimu ya teknolojia ya kisasa ambayo huhifadhi na kutoa nishati, na kuzifanya ziwe muhimu kwa simu mahiri, kompyuta za mkononi, na hata magari yanayotumia umeme.
Betri za nguvu zimeona maendeleo ya hivi karibuni katika suala la utendaji na ufanisi. Moja ya maendeleo haya ni mwanzo wa seli ya mafuta ya hidrojeni teknolojia, ambayo inapata umaarufu kutokana na uwezo wake wa kutoa nishati endelevu. Tofauti na mafuta ya kawaida, nishati ya hidrojeni ni mafuta mbadala ya usafiri ambayo hutoa uzalishaji wa sifuri na inaweza kutumika tena.
Teknolojia hii ni mpya zaidi kuliko magari ya kawaida ya umeme, ambayo yamepata kuvutia hivi karibuni. Tangu 2015, ni kampuni tatu tu za magari zimeuza magari yanayotumia hidrojeni, na mauzo ya juu zaidi ya 10,700 katika vizazi viwili. Kampuni hizi tatu za magari ni Hyundai, Honda, na Toyota.
Hasa, kampuni maarufu za media kama CNN zimetoa ripoti kuhusu hidrojeni. Kwa mfano, mmoja wao makala za hivi karibuni ilifichua mipango kati ya RWE, mmoja wa wazalishaji wa umeme wa Ujerumani, na kampuni ya nishati ya serikali ya Norway ya Equinox kujenga mitambo ya nishati ya hidrojeni nchini Ujerumani katika miaka michache ijayo, ikiwa ni pamoja na bomba la usafirishaji wao.
tena, ripoti nyingine inashughulikia taarifa ya kampuni ya usafiri wa anga, Airbus, ambayo ilitangaza hadharani uundaji wao wa injini ya seli ya mafuta inayoendeshwa na hidrojeni kama sehemu ya mpango wao wa kuzindua ndege isiyotoa hewa chafu ifikapo 2035. Hizi zote ni juhudi za kukuza ukuaji wa teknolojia.
Orodha ya Yaliyomo
Teknolojia ya seli ya mafuta ya hidrojeni ni nini?
Ni magari gani yanaweza kutumia teknolojia ya nguvu ya hidrojeni?
Ni nini mustakabali wa teknolojia ya seli za mafuta ya hidrojeni?
Mwisho mawazo
Teknolojia ya seli ya mafuta ya hidrojeni ni nini?
Teknolojia ya seli za mafuta ya hidrojeni hutumia mchakato wa elektroni ambao hubadilisha nishati ya kemikali ya hidrojeni na oksijeni kuwa nishati ya umeme.
Inakamilishwa kwa kutumia rundo la seli za mafuta, msururu wa seli za mafuta binafsi zinazozalisha kiasi kidogo cha umeme ambacho kinajumlishwa ili kuongeza nishati ya umeme.
Kanuni ya uzalishaji wa nguvu inategemea majibu ya redox ya hidrojeni na oksijeni. Gesi ya hidrojeni huletwa kwenye anode huku oksijeni ikiingia kupitia upande wa cathode wa seli ya mafuta. Gesi zote mbili zinatenganishwa na elektroliti, ambayo inaruhusu ioni zenye chaji kupita bila gesi kuchanganya.
Kisha, hidrojeni hugusana na kichocheo kilichowekwa kwenye anodi na kuoksidishwa kutoa protoni (ioni za hidrojeni zilizochajiwa vyema) na elektroni (ioni za hidrojeni zenye chaji hasi). Protoni hupitia electrolyte kwa cathode, wakati elektroni ambazo haziwezi kupitia electrolyte zinalazimika kuzunguka mzunguko hadi kwenye cathode. Mtiririko huu wa ions ndio huunda mkondo wa umeme.
Katika cathode, kupunguza hutokea kwa oksijeni, kuguswa na protoni na elektroni zilizopokelewa ili kuzalisha maji. Jumla ya majibu hutoa nishati ya umeme kupitia mtiririko wa ioni hizi, ama kutumika kuwasha injini ya umeme inayoendesha gari au kuchaji gari ndogo. betri ya lithiamu-ioni ambayo huokoa nishati kwa matumizi ya baadaye.
Betri hii pia hunasa nishati kutoka kwa mfumo wa breki wa gari na huhifadhi nishati ya ziada iliyotolewa kutoka kwa mkusanyiko wa mafuta wakati wa kuendesha gari kwa nishati kidogo.
Ni magari gani yanaweza kutumia teknolojia ya nguvu ya hidrojeni?
Teknolojia ya nguvu ya hidrojeni hutumiwa hasa katika mabasi na malori katika kiwango cha sasa cha maombi. Hata hivyo, uwekaji ni mdogo sana kwani mambo kadhaa, kama vile gharama ya juu na miundombinu machache, huzuia upanuzi wa teknolojia hii.
Hata hivyo, magari yanayotumia hidrojeni yana faida fulani zisizo za kawaida kwa wenzao wa mwako. Kwanza, mabasi yanayotumia mafuta ya hidrojeni hayatoi vichafuzi hatari au gesi chafu kama magari ya kawaida. Ni kwa sababu mchakato wa kemikali wa seli hutoa tu mvuke wa maji na joto kama bidhaa, na kuzifanya kuwa mbadala safi kwa mafuta ya kisukuku.
Pia, mabasi yanayotumia hidrojeni huendesha vizuri na kwa utulivu bila vibration au kelele, ambayo ni ya kawaida kwa magari ya jadi. Betri hizi za HFC pia zina msongamano mkubwa zaidi, kwa hivyo zinaweza kudumu kwa muda mrefu na kutoa utendakazi bora wa gari.
Wakati wa uchapishaji huu, magari ya kawaida ya nishati ya hidrojeni yanaweza kudumu kwa maili 300-400 kabla ya kujaza mafuta, ambapo magari ya wastani ya umeme hudumu kwa maili 250 tu. Zaidi ya hayo, muda wao wa kuongeza mafuta huchukua dakika chache tu na ni wa chini sana ikilinganishwa na wastani wa magari ya umeme, ambayo inaweza kuchukua saa kadhaa kuchaji tena.
Kwa bahati mbaya, teknolojia ya nishati ya hidrojeni ina vikwazo vichache. Kama vile mafuta ya hidrojeni yanavyoonekana kuwa endelevu, uzalishaji na uhifadhi wa hidrojeni yenyewe ni ghali zaidi kuliko dizeli ya jadi na petroli. Ingawa hidrojeni ni kitu kingi zaidi katika ulimwengu, haipatikani kuwa safi.
Kutokana na asili yake ya atomiki, daima huunganishwa na vipengele vingine, ambavyo vinaweza kuwa vigumu kutenganisha. Kwa mfano, kupata nishati ya hidrojeni kutoka kwa gesi asilia (CH4) kunahitaji nguvu kubwa ili "kupasuka" na kutoa CO2 kama bidhaa.
Kwa hivyo, ufanisi wa mchakato wa utengenezaji wa viwandani ni mdogo, ambayo inamaanisha nishati zaidi inahitajika ili kuzalisha na kusafirisha mafuta kuliko nishati itatoa. Hii inasababisha swali la ikiwa kweli ni endelevu.
Zaidi ya hayo, kuna vituo vichache sana vya kujaza mafuta ya hidrojeni, hivyo kuwakatisha tamaa madereva kuanza safari ndefu. Kwa mfano, takwimu zinaonyesha kuwa idadi ya vituo vya kujaza mafuta ya hidrojeni huko California ni 60 tu. Wakati huo huo, gesi asilia ina zaidi ya vituo 100,000 vya kujaza mafuta vilivyoboreshwa kote nchini.
Gharama ya mafuta ya hidrojeni pia ni ya juu kutoka dola 10 hadi 17 ikilinganishwa na vituo vya petroli ambavyo ni kati ya dola 5 hadi 8.50 kwa galoni. Zaidi ya hayo, kuna wasiwasi wa usalama kuhusu kama vituo vya kujaza mafuta kwa hidrojeni ni vya kuridhisha kwa vile hidrojeni inaweza kuwaka sana ikiwa haitashughulikiwa ipasavyo.
Ni nini mustakabali wa teknolojia ya seli za mafuta ya hidrojeni?
Licha ya dosari zake, mahitaji ya magari yanayotumia hidrojeni yanaweza kuongezeka katika miaka michache ijayo huku uchafuzi wa hewa na wasiwasi wa mabadiliko ya hali ya hewa ukiendelea kukua. Ongezeko hili linatokana na hali yake ya kutotoa hewa chafu ambayo inakidhi mpito hadi kwenye chaguzi safi za usafiri.
Vile vile, maendeleo ya kiteknolojia yanatarajiwa kuboresha ufanisi wa seli za mafuta ya hidrojeni, ufaafu wa gharama, na kutegemewa, na kufanya magari yanayotumia hidrojeni kuvutia zaidi na kwa bei nafuu kwa watumiaji.
Serikali na makampuni ya kibinafsi pia yanawekeza katika kujenga miundombinu zaidi, kama vile vituo vya kujaza mafuta. Kwa hivyo, watu wana uwezekano mkubwa wa kupitisha magari yanayotumia hidrojeni katika miaka inayofuata.
Lakini si hivyo tu. Huku mzozo wa sasa wa nishati ukiwa unakaribia duniani kote, serikali zinafuata kwa haraka mikakati ya uthibitisho wa siku zijazo. Kwa sababu hiyo, wanawekeza katika LNG na miundombinu mipya ya gesi asilia, na hivyo kutoa njia ya utekelezaji wa siku zijazo wa nishati safi ya hidrojeni.
Ikiwa miradi yote ya sasa itaanza kwa mafanikio kufikia 2030, hidrojeni yenye kaboni ya chini inaweza kuongezeka hadi 16-24 Mt kila mwaka. Kulingana na utabiri huu, hidrojeni ya kijani kutoka kwa electrolyzers itahesabu 9-14 Mt, wakati hidrojeni ya bluu itahesabu 7-10 Mt.
Hata hivyo, sekta ya nishati ya hidrojeni inaendelea kuteseka kutokana na mifumo ya udhibiti isiyolingana, kutokuwa na uhakika kuhusu mahitaji ya siku zijazo, na ukosefu wa vifaa vya kusafirisha seli za mafuta ya hidrojeni. Kwa bahati mbaya, ni 4% tu ya miradi mipya iliyofikia uamuzi wa mwisho wa uwekezaji au iko kwenye kazi.
Ingawa uwezo wa mwaka hadi mwaka wa 2022 wa kila mwaka wa elektroliza unaboresha hadi gigawati 8, unaweza kufikia gigawati 60 kila mwaka ifikapo 2030 ikiwa miradi yote mipya itapiga hatua. Muhimu zaidi, kunaweza kuwa na uwezekano wa kushuka kwa bei kwa 70% ifikapo 2030 ikiwa uwezo wa utengenezaji utaongezeka-madhara yake yatakuwa sawa na kushuka kwa bei isiyotarajiwa ambayo ilisaidia kukuza ukuaji wa nishati ya jua na upepo.
Ingawa siku zijazo zinaonekana kutumaini, ni muhimu kutambua kwamba uzalishaji wa hidrojeni safi hausogei kwa kasi ya kutosha kufikia Uzalishaji wa Sifuri Halisi wa IEA ifikapo 2050. Kwa sababu hii, sekta hii inahitaji hatua za haraka ili kuhimiza motisha kubwa zaidi na uwekezaji ili kuongeza usambazaji na mahitaji ya bei ya juu, nishati ya hidrojeni ya kaboni ya chini.
Mwisho mawazo
Magari yanayotumia hidrojeni kwa hakika ni uvumbuzi wa kuahidi. Ijapokuwa teknolojia hii bado ni changa, bila shaka ina uwezo wa kuunda suluhu inayowezekana na endelevu kwa mzozo wa mabadiliko ya hali ya hewa.
Makala haya yametoa maarifa kuhusu uwanja huu mpya na wa kutia moyo, na hata kukiwa na vikwazo vingi, sekta ya usafiri inaweza kuwa na matumaini kuhusu athari za teknolojia hii katika siku za usoni.
