وسيله ي نقليه ي هيدروژني وسيله ايست که از هيدروژن به عنوان سوخت براي حرکت کردن استفاده مي کند. اين نوع وسايل ممکن است به عنوان يک وسيله حمل و نقل شخصي شناخته شود از قبيل اتومبيل ? يا ديگر وسايل نقليه که از هيدروژن به روش مشابه استفاده مي کنند مانند هواپيما. موتور هر وسيله انرژي شيميايي را به انرژي مکانيکي (گشتاور) به يکي از دو روش : سوختن(احتراق) يا تبديل الکترو شيميايي از طريق پيل سوختي تبديل مي کند.
در موتورهاي احتراق داخلي هيدروژن ? هيدروژن در موتورها اساساَ به صورت روش سنتي موتورهاي احتراق داخلي مي سوزد.
در تبديل پيل سوختي ? هيدروژن با اکسيژن واکنش مي دهد و توليد آب و الکتريسته مي کند و سپس از قدرتش در موتورهاي کشش الکتريکي (قوه الکتريکي ) استفاده مي شود.

هيدروژن يکي از دو جزء مهم طبيعت است که ترکيب اين گاز تشکيل آب مي دهد.هيدروژن به تنهايي انرژي ندارد اما حامل انرژي است به دليل اينکه به مقدار زيادي انر ژي نياز دارد تا به آب تبديل شود.ترکيب منابع انرژي در پيل هاي سوختي ويا باتري ها مفيد است.بيشتر کارخانه ها در توسعه ي تکنولوژي که بتوانند بهره برداري موثري از انرژي پتانسيل هيدروژن داشته باشند بسيار تلاش مي کنند.

1) وسايل

اتوبوس?قطار?دوچرخه?چرخ حمل بار?دو چرخ گلف ?موتور سيکلت?صندلي چرخ دار? کشتي ها? هواپيماها? زير دريايي ها و راکت ها مي توانند بدون وقفه? به صورت هاي مختلف و بعضي مواقع با هزينه هاي زياد از هيدروژن استفاده کنند.ناسا از هيدروژن براي پرتاب شاتل فضايي به فضا استفاده مي کند. حتي مدل هايي از خودرو هاي اسباب بازي وجود دارد که با انرژي خورشيدي کار مي کند ? براي نگهداري انرژي در فرم اکسيژن و هيدروژن از احيا کننده پيل سوختي استفاده مي شود . پس مي تواند سوخت اضافه را به آب تبديل کند تا انرژي خورشيدي آزاد شود.
سرعت هاي زميني متداول ثبت شده از وسايل هيدروژني 286.74مايل/ ساعت (461.038 کيلومتر/ ساعت) است ?
باکي بالت2 (Buckeye Bullet 2) در دانشگاه اوهايو به سرعت 280 مايل/ ساعت (450 کيلومتر/ ساعت) در آگوست 2008 دست يافت. براي توليد متداول وسايل هيدروژني ? سرعت متداول ثبت شده از اين وسايل 207 مايل/ ساعت (333.38 کيلومتر/ ساعت) است که به مدل (Ford Fusion Hydrogen 999 Fuel Cell Race Car ) در آگوست 2007 اختصاص دارد .اين وسيله به همراه خود يک تانک اکسيژن فشرده دارد که فشار را افزايش مي دهد . شرکت هوندا همچنين تفکري به نام FC Sport ايجاد کرده که ممکن است بتواند بر رکورد هاي سابق محصولات غلبه کند.

خودرو

جديدا بيشتر شرکت ها امکان ساخت خودرو هاي هيدروژني را تحقيق مي کنند و بيشتر توليد کنندگان خودرو بسط خودروهاي هيدروژني را آغاز کرده اند. اگر چه کمپاني فورد موتور طرح توسعه ي خودرو هاي هيدروژني را از قلم انداخته ? اظهار مي کند که (( مرحله بزرگ بعدي در طراحي فورد افزايش توليد حجم وسايل شارژي الکتريکي است )) .همچنين رنو-نيسان فرانسه در فوريه 2009 اعلام کرد کهتلاش براي ساخت خودروهاي هيدروژني قطع شد ولي کمپاني نيسان در ژاپن تست وسايل FC (foot candle)را آغاز کرد.
بيشتر خودرو هاي هيدروژني اغلب فقط قادر به نمايش مدل ها يا ساخت کرايه اي در مقادير محدود هستند و هنوز براي استفاده عمومي استفاده نمي شود. تعداد وسايل هيدروژني عمومي در آپريل 2007 در ايالات متحده 200عدد ثبت شده که اغلب در کاليفور نيا بوده است .سرمايه گذاري در اين بخش اغلب از طرف بخش خصوصي و نيم دولتي مي باشد .در مي 2008 Wired News گزارش داد :(کارشناسان ميگويند اين چهل سال يا بيشتر که در برابر هيدروژن است مي تواند خود را در مقابل سوخت بنزيني و گرماي جهان ثابت کند و ما نمي توانيم مدت زيادي صبر کنيم .در ضمن سلول هاي سوختي معطوف به سمت ابتکاراتي هست که سريعتر چاره ساز مي شود ) . در مي 2009 دولت آمريکا ((قطع بودجه )) را براي توسعه چرخه سوخت هيدروژني اعلام کرد.
Daimler شروع به ساخت وسايل FC در 2009 کرد و به کمتر از 100000 وسيله در 2012 – 2013خواهد رسيد.
Hyundai قصد دارد500 وسيله درسال2010 توليد کند و انتظار مي رود تا سال 2012 به توليد انبوه وسايل FC برسد.

اتوبوس

پيل هاي سوختي (در مقابل سوخت هيدروژن اتوبوس)در چندين کار خانه در نقاط مختلف جهان ساخته مي شود.
انجمن پيل سوختي يک انجمن جهاني است که با همکاري تمام اعضا سلول هاي سوختي اتوبوس را آزمايش مي کنند .ابتدا هيدروژن به صورت تانک روي سقف اتوبوس سوار مي شد.اگر چه اينک مدل هايي از تانک داخل اتوبوس قرار دارد? بعضي از مدل هاي دو طبقه اتوبوس نيز وجود دارد که تانک بين دو طبقه قرار دارد.

دو چرخه

شرکت منابع انرژي هيدروژني در شانگهاي چين? دو چرخه هيدروژني را در نهمين نمايشگاه بين المللي(فناوري گاز?تجهيزات و استفاده از آنها ) چين در سال 2007 به نمايش گذاشتند.

موتو سيکلت و روروک

Env يعني بهبود قدرت الکتريکي موتو سيکلت ها با استفاده از پيل سوختي هيدروژني شامل کراس گيج و هواپيماي دوباله.
ديگر توليد کننده ها از قبيل vectrix روي انواع روروک هاي هيدروژني کار مي کنند.و در آخر روروک هايي با پيل هاي هيدروژني سوختي – الکتريکي hybrid در حال ساخت هستند مانند Fhybrid .

Fhybrid
piaggio-mp3-hybrid-scooter-1

تراکتورها

به خاطر ابداعات و الزامات جديد هلند براي انرژي هاي تجديد شدني ? اخيراًً با جايزه ابداعات sima و بردن مدال طلا براي طراحي حالت مو?ثر NH2 براي موتور هيدروژني تراکتور قدرداني شد.

هواپيما

کارخانه هايي از قبيل BOING ? LONG AVIATION ? GERMAN AEROSPACE CENTER پيگير استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت هواپيما هستند. هواپيما هاي بدون سرنشين هيدروژني قبلاَ آزمايش شده است و در فوريه ي 2008 BOING يک هواپيما ي با سرنشين را که با سوخت پيل سوختي هيدروژن کار مي کرد را آزمايش کرد.گزارش شده که (( BOING گفته که پيل سوختي هيدروژن شباهتي به قدرت موتورها در جت هاي بزرگ مسافرتي نبود اما ميتوان براي پشتيباني يا توليد الکتريسيته در هواپيما استفاده کرد .
در اروپا ? موتورهاي انفعالي(REACTION ENGINES A-2) براي استفاده در ترموديناميک هيدروژن مايع پيشنهاد شده تا به سرعت بالا در پروازهاي طولاني با سوختن هيدروژن مايع درprecooled jet engine( موتورهاي جت خنک کن) دست پيدا کنند.
precooled jet engine

راکت ها

راکت ها از هيدروژن به عنوان سوخت استفاده مي کنند به خاطر اينکه هيدروژن سرعت خروج بالاتر و نيز وزن خالص کمتري نسبت به ديگر سوخت ها دارد.هيدروژن به طور طبيعي به سطوح بالاتر نور افشاني مي کند اگر چه در تماس با يک افزايش دهنده سوختي چگال به هملن اندازه براي سطوح پايين هم استفاده مي شود.
اصلي ترين اشکال هيدروژن در اين دستور العمل چگالي کم و ماهيت برودتي پايين (نياز به عايق کاري)است. اين امر باعث مي شود که تانک هاي هيدروژن نسبتاَ سنگين باشد که به شدت غير متعادل است و در غير اين صورت براي اين کار بسيار سودمند مي باشد.
اصلي ترين مزيت هيدروژن اين است که اگر چه DELTA-V که در اين مرحله به کار گرفته مي شود کمي چگالي متفاوت نسبت به گاز خروجي دارد شعله ور شدن هيدروژن در اين مرحله نسبتاَ کم است .اين امر باعث کاهش مرحله ي احتراق مي شود.

2)وسايل درون سوز

بند هاي اصلي: موتورهاي احتراق داخلي هيدروژني و ليست موتورهاي احتراق داخلي هيدروژني
موتورهاي احتراق داخلي هيدروژني ماشين ها نسبت به سلول هاي سوختي هيدروژني آنها متفاوت هستند. موتورهاي احتراق داخلي هيدروژني ماشين تقريباَ نسخه ي اصلاح شده ي موتورهاي احتراق داخلي بنزيني هستند . اين موتور ها ي هيدروژني مانند موتورهاي احتراق داخلي بنزيني سوخت را مي سوزاند.
Francois Isaac de Rivaz در سال 1807 اولين موتور احتراق داخلي هيدروژني را طراحي کرد.
Paul Dieges در سال 1970 موتور احتراق داخلي اصلاح شده خود را که مي توانست همراه بنزين ازهيدروژن نيز به عنوان سوخت استفاده کند.
مزدا توليدWankel engines را که از هيدروژن به عنوان سوخت استفاده مي کرد توسعه داد . مزيت استفاده از ICE (موتور احتراق داخلي ) مانند Wankel و موتورهاي پيستوني ? قيمت فوق العاده پايين لوازم آن است.وجود تکنولوژي ICE همچنان مي تواند ادامه پيدا کند تا مشکلات مربوط به جاهايي که سلول هاي سوختي هنوز نمي توانند استفاده شوند حل شود? مانند کاربرد در هواي سرد.
جر ثقيل HICE اساساَ نشان داده که در تبديل موتورهاي ديزل داخلي از پاشش (تزريق) مستقيم استفاده مي شود.

سلول سوختي

به محض اينکه سلول هاي سوختي ?انرژي پتانسيل بالقوه و موثر خود را نشان دادند ? و اولين نمونه که توسط Francis Thomas Bacon در سال 1959 وRoger E. Billings در سال 1960 مشغول کار شد ? حد اقل چهار مانع فني و ديگر ملاحظات سياسي در توسعه و استفاده از پيل هاي سوختي هيدروژن به وجود آمد.

ارزش سلول هاي سوختي

معمولاَ ? توليد سلول هاي سوختي هيدروژن گران و شکننده است. مهندسين در مورد چگونگي توليد سلول سوختي ارزان که به قدر کافي در برابر تکان هاي سخت و ارتعاش ها که همه ي اتومبيل ها آن را تجربه مي کنند مطالعه مي کنند. همچنين? بسياري از طراحان به ماده هاي نادري از قبيل پلاتينيوم به عنوان کاتاليزور نياز دارند تا به طور صحيح کار کنند.همچنين کاتاليزور ها مي توانند با ناخالصي هاي فراورده هاي هيدروژن آلوده شوند.در چند سال گذشته ? به هر حال ? کاتاليزور نانو فلز نيکل با قيمت کمتري رشد پيدا کرده است.
قيمت سلول هاي سوختي اغلب بر اساس USD/kW محاسبه مي شود و داده ها در مورد قيمت کم است.
سيستم Ballard Power تنها داده هايي در اين مورد منتشر کرده است.قيمت پايه اين سيستم در سال 2005 ميلادي 73دلار به ازاي هر USD/kW(تخمين پايه براي حجم توليد بالا)? که آنها گفته اند پيگير هستند تا قيمت را تا سال 2010 ميلادي به 30دلار به ازاي هر USD/kWبرسانند.دسترسي به اين خواسته متناسب است با موتورهاي احتراق داخلي براي استفاده وسيله نقليه ? به ازاي هر 100کيلو وات توليد قدرت پيل سوختي 3000دلار تصويب شد.100کيلو وات تقريباَ 134 اسب بخار است.

شرايط بسيار سرد

دماهاي زير انجماد( 32 °F يا 0 °C ) براي سلول هاي سوختي موجب نگراني هستند.قابليت استفاده موثر از پيل هاي سوختي بستگي به آب اشباع ورودي محيط دارد که اگر دما زير انجماد نباشد مي تواند متبلور شود .بيشتر سلول هاي سوختي طراحي شده هنوز آنقدر مقاوم نيستند تا در دماي زير انجماد بتوانند ادامه حيات دهند.جامد منجمد? به ويژه قبل از شروع کار? نمي توانند کار را شروع کنند .بهر حال اولين چيز متداول ? گرما يک محصول ثانوي در فرايند پيل سوختي است ? که خواستار نگهداشتن پيل سوختي در دماي موثر کافي براي انجام درست ماموريت است.اين شروع عمليات در دماي سرد براي پيل سوختي موجب نگراني است . مکان هايي مانند کانادا و آلاسکا مکان هايي هستند که دما در آنها به حدود -40c مي رسد و به همين خاطر نمي توان از اين مدل پيل هاي سوختي استفاده کرد . Ballard آگهي داده بود که به زودي U.S. DoE's 2010 را که براي هواي سرد طراحي شده که 50% قدرت در 30 ثانيه و در دماي -20 °C کسب مي کند را به نمايش مي گذارد. ترکيب وسايل پيش گرم امکان دارد کمک کند به کاهش مشکلات اگر افت انرژي در باتري خيلي زياد نباشد? يا به طور متناوب احتراق هيدروژن مانند يک دستگاه احتراق کوچک باشد. راه ديگراين است که بايد از نوع ديگري از پيل سوختي استفاده شود که پوسته يي دارد که از يک المان گرما که اغلب به طور آني گرم مي شود استفاده ميکند تا به دماي مناسب براي شروع مرحله ي h2 برسد.انواع متفاوتي از پيل سوختي وجود دارد که در دو مقوله ي دما ها و فعل وانفعالات شيميايي متفاوت هستند. اين پوسته بايد از طريق باتري ماشين از وقتي که خيلي نازک است به سرعت گرم شود . پوسته ها به زودي فقط در دما هاي پايين کار مي کند.اين امر مستلزم يک اگزوس خروجي اضافه براي وقتيکه يک قطعه يخ در پيل سوختي ايجاد انسداد کرده باشد? که احتياج به کمي رسيدگي دارد.
شبيه اوايل خودروهاي بنزيني منازعه بين بازده و قابليت اطمينان است قبل از اينکه در خور کاربرد جهاني باشد? همچنان که مجبورند مشکلات سلول هاي سوختي راحل و ضريب اطمينان را بالا ببرند.از ابتدا موتورهاي بنزيني داراي مشخصه ي اتلاف گرماي بيش از حد بوده است و هنوز هم ادامه دارد ?در حاليکه پيل هاي سوختي گرماي کمي منتشر مي کنند ? چرخه ي خود را قبل از شروع به آرامي گرم مي کند.

طول عمر

اگر چه طول عمر بستگي به قيمت دارد ?سلولهاي سوختي مجبورند در مورد سالم بودن ماشين با يک طول عمر بيش از 5000 ساعت به عنوان وظيفه بررسي کنند. سلول هاي چرخه سوخت (Privacy Enhanced Mail) pem دريايي به اين هدف در سال 2004 دست يافتند. طول عمر متداول 7300ساعت در شرايط سيکل است.تحقيقات مخصوصاَ براي کارهاي سنگين از قبيل اتوبوس براي اينکه طول عمر به 30000 ساعت برسد ادامه دارد.

3)هيدروژن

هيدروژن به عنوان يک منبع ازلي انرژي مانند سوخت هاي فسيلي موفق نبوده است ?اما ابتدا توليد مي شود و سپس به عنوان حامل ذخيره مي شود ? کاملاَ شبيه باتري . هيدروژني که براي وسايل استفاده مي شود لزوماَ منابع انرژي برگشت پذير يا پرگشت نا پذير است . پيشنهاد مفيد در مقياس بزرگ گسترش وسايل هيدروژني اين است که به کاهش نشر گازهاي گلخانه اي و گسترش اوزن برسيم.
اگر چه پيل هاي سوختي هيدروژن ? گاز CO2توليد نمي کند? محصولات هيدروژن براي خودرو معمولاَ ايجاد بيشتر انتشار گازهاي گلخانه اي نسبت به ماشين هاي بنزيني است . تا موقعي که روش هايي براي توليد هيدروژن ايجاد شود تا از سوخت هاي فسيلي استفاده نشود بايد بيشتر تحمل کنيم? اخيراَ انرژي هاي تجديد شدني فقط درصد کمي از انرژي توليد شده را تشکيل مي دهند? و نيرو هايي که توسط منابع تجديد شدني مي شود استفاده کرد در وسايل الکتريکي و براي کاربردهاي غير صنعتي است.
رقابت رو در رو براي استفاده از هيدروژن در وسايل شامل توليد?ذخيره سازي ?حمل و نقل و توزيع است .هر کدام از اينها مستلزم مقدار خيلي زياد انرژي و احتياط براي افزايش ايمني است . بيشترين راندمان براي هيدروژن ? به خاطر اينکه بيشتر اين رقابت بيشتر از 25% نمي شود.

توليد

هيدروژن ملکولي در وسايل سوختي ضروري است براي وسايل هيدروژني که ميتواند کسب کند از ميان متدهاي ترموديناميکي زياد استفاده از گاز طبيعي? زغال سنگ ( از طريق پروسه ي شناخته شده ي تبديل زغال سنگ به گاز)? مايع کردن نفت خام ? بيو مس (تبديل بيومس به گاز) ? با پروسه اي به نام ترمو لايسيس (تجزيه شميايي در اثر حرارت) يا از طريق محصولات زائد ميکروبي به نام بيو هيدروژن يا محصولات زيستي هيدروژن . بيشترين هيدروژني که امروزه توليد مي شود از طريق منابع انرژي فسيلي و 85% از هيدروژن توليدي از استخراج سولفور از بنزين به دست مي آيد .هيدروژن همچنين مي تواند از آب به وسيله عمل الکتروليزيا با تبديل شيميايي که به وسيله ي هيدريد شيميايي يا آلومينيم انجام مي گيرد به دست آيد. تکنولوژي هاي متداول براي ساخت هيدروژن از انرژي در فرم هاي مختلف استفاده مي کند? در مجموع بين 25% تا50% از ارزش بالاي حرارتي سوخت هيدروژني ? براي توليد? فشردن يا مايع کردن? و فرستادن هيدروژن به وسيله ي لوله و کاميون استفاده مي شود. الکتروليز? معمولاَ متدي براي توليد هيدروژن با بازده بسيار کم است ? فقط 65% تا112% از ارزش بالاي حرارتي براي انتقال از چاه به منبع تانک استفاده مي شود.
دست آورد محيطي از توليد هيدروژن از طريق منابع انرژي فسيلي شامل انتشار گازهاي گلخانه اي است ? دست آورد ديگر را بايد نتيجه ي بهسازي وجود متانول درون هيدروژن دانست. مطالعه ي مقايسه ي دست آورد هاي محيطي توليد هيدروژن و استفاده در پيل هاي سوختي وسايل براي خالص کردن مواد نفتي و احتراق در موتورهاي اتومبيل ها باعث پيدا کردن راه هايي براي کاهش اوزون و گاز هاي گلخانه اي براي هيدروژن مي شود .
منبع: http://en.wikipedia.org /س