الموسوعة العربية

موسوعة العلوم والتقانات

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

خلية الوقود

خليه وقود

Fuel cell - Elément de conversion

خلية الوقود

خلية الوقود fuel cell خلية تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عن طريق استهلاك وقود ومؤكسد oxidant تزود بهما الخلية باستمرار. يدخل الوقود والمؤكسد إلى الخلية عن طريق قطبيها. تولد الخلية تياراً مستمراً ولا يتجاوز الجهد المتولد بين قطبيها 2 فولط، ويمكن وصل عدة خلايا وقود على التسلسل للحصول على مدخرة أو بطارية بالجهد المطلوب.

تحول خلايا الوقود الطاقة الكيميائية مباشرة إلى كهرباء، ويراوح مردودها بين 65% و85%، وهي بالتالي ذات مردود أعلى من طرائق التوليد الأخرى.

الشكل (1)خلية وقود والأجزاء المؤلفة لها

تمتاز خلية الوقود من خلايا توليد الكهرباء الأخرى الأولية والثانوية بثلاث مزايا هي: طول عمر القطبين، خرجها الكهربائي لواحدة الوزن أو الحجم أعلى، وتستخدم فيها مواد لا يمكن استعمالها في الخلايا الأخرى. وهي مزايا مرغوبة في بعض التطبيقات كما هو الحال في التطبيقات الحربية وغزو الفضاء، والتطبيقات التي تتطلب طاقة كهربائية دون تلوث. يعود الفضل في ابتكار خلية الوقود إلى السير ويليم غروف William Grove عام 1839. وفي عام 1859 طور فرانسيس بيكون F.Bacon وزملاؤه بجامعة كامبريدج خلية وقود استطاعتها 6 كيلواط باستخدام الهدروجين كوقود والأكسجين كمؤكسد وماءات البوتاسيوم KOH كمحلول كهرليتي، ويظهر في الشكل (1) الأجزاء المختلفة لخلية وقود كهذه.

يحتوي قطبا خلية بيكون الظاهرة في الشكل، والمصنوعان من النيكل المسامّي على مواد محفّزة catalysts، وتزود بالهدروجين والأكسجين من مصدر خارجي. تلعب ماءات البوتاسيوم KOH دور محلول كهرليتي ناقل للتيار بفضل أيونات البوتاسيوم K⁺الموجبةوأيوناتOH^- السالبة؛ حيث تسعى K⁺ إلى المهبط وOH^- إلى المصعد عند عمل الخلية. تستهلك أيونات OH^-عند المصعد، في حين لا تستهلك أيوناتK⁺ عند المهبط، وإنما يستهلك هناك الأكسجين وذلك لأن إرجاع الأكسجين يتطلب طاقة أقل من الطاقة التي يتطلبهاK⁺.

يجري في خلية الوقود عند العمل، أي عند وصلها بدارة خارجية التفاعل الآتي عند المصعد:

وتنطلق الإلكترونات الناتجة من التفاعل في الدارة الخارجية.

أما التفاعل الجاري عند المهبط فهو:

وبالتالي فإن التفاعلات تجري كما لو أنH₂ يتفاعل مع

ليعطي ماءً أي:

وبالطبع لا بد من التخلص من الماء الناتج من تفاعل الوقود والمؤكسد وإلا فاضت الخلية بالماء، ويتم ذلك عن طريق صنبور في أسفل الخلية.

تعمل خلية بيكون الباردة في درجة حرارة تراوح بين 10 ْس و60 ْس وتحت ضغط يراوح بين 1 و10ضغط جوي. أما خلية بيكون المتوسطة فتعمل في الدرجة 200 ْس وتحـت ضغط يقـارب20 ضغط جوي.

جهزت مركبة أبولو 6بـ 31 خلية من خلايا بيكون من النوع الأخير، فولدت جهداً مقداره 29 فولط واستطاعة بلغت 1420 واط لمدة 400 ساعة. واستهلكت المدخرة الناتجة 529غرام هدروجين وأكسجين في الساعة، وقامت بتزويد رواد الفضاء بحاجتهم من الماء.

أحمد الحصري

الموضوعات ذات الصلة:

المدخرة ـ الطاقة.

- التصنيف : الكيمياء و الفيزياء - النوع : علوم - المجلد : المجلدالثامن - رقم الصفحة ضمن المجلد : 910 مشاركة :

متنوع

هل تعلم؟

- هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات
- هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،
- هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.
- هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش
هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب
- هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين
- هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

اخترنا لكم

أُتشيلو (باولو دي دونو ، الملقب-)

أتشيلو (باولو دي دونو، الملقب ـ) (1397 -1475) مصور إيطالي اسمه الأصلي باولو دي دونو Paolo Di Dono، أما أتشيلو Uccello، أي العصفور، فلقب عرف به لولعه الشديد بالطيور. ولد أتشيلو في براتوفيتشيو قرب فلورنسة. ويذكر عنه أنه كان في العاشرة من عمره حين بدأ يعمل في مشغل المعمار والنحات المعروف لورنزو غيبرتي L. Ghiberti [ر] الذي أنجز أبواب معمدانية فلورنسة. وفي عام 1414 انضم أتشيلو إلى جمعية المصورين المعروفة باسم «جمعية القديس لوقا». وفي السنة التي تلتها غدا عضواً في جمعية «مديتشي وسبيزيالي الفنية» التي كان ينتمي إليها مصورو فلورنسة. ولا تذكر المراجع إلا القليل عن إعداده المبكر وتدريبه الفني.

اقرأ المزيد

الحيل الشرعية

الحيل الشرعية الحيلة قد تكون مصدراً بمعنى الاحتيال، وقد تكون اسماً لما به الاحتيال، وتطلق الحيلة وهي الفعلة من الحول على ما يأتي: 1- على الحذق وجودة النظر، والقدرة على التصرف، فكل من حاول الوصول إلى أمر أو الخلاص منه فما يحاول حيلة يتوصل بها إليه. وبهذا المعنى لا تشعر بمدح ولا ذم، ولا تتقيد بخفاء ولا ظهور، وهذا الإطلاق أساس لمن قال: إن الحيل يعتريها الأحكام الخمسة (الوجوب، والندب، والحرمة، والكراهة، والإباحة). 2- ثم غلب في العرف اللغوي إطلاقها على معنى أخص من الأول. وهو ما يكون من الطرق الخفية التي يتوصل بها إلى حصول الغرض بنوع من الفطنة، فهو أخص من الأول لأنه قصرها على التوصل إلى المطلوب بوسائل روعي فيها الخفاء.

اقرأ المزيد