وسیله نقلیه پیشرو طراحی شده توسط کمپانی جنرال موتورز با سیستم پیل سوختی

برای آنکه بتوانید آزادانه در زمان دلخواه سوار بر اتومبیل شده و به مکان دلخواه بروید بایستی برای آن بهای سنگینی بپردازید. و این تنها بهای بنزین، بیمه و تعمیرات را شامل نمی‌شود. اتومبیل‌ها منبع اصلی آلودگی به حساب می‌آیند. اکثر خودروها از سوخت بنزین استفاده می‌کنند که گاز دی‌اکسید کربن را همراه با سایر ذرات و آلاینده‌های زیستی به درون هوا آزاد می‌سازد.

پژوهشگران به منظور مقابله با افزایش قیمت سوخت و کاهش آلودگی هوا، به دنبال راه‌هایی جدید هستند تا بدین وسیله اتومبیل‌هایی بسازند که تأثیر مخرب کمتری بر محیط زیست داشته و کارآمدتر از قبل باشند.
برخی خودروهای دوستدار محیط زیست یا به اصطلاح «سبز» که در خیابانها در حال تردد هستند از مخلوط گاز و الکتریسیته استفاده می‌کنند. زمانی که چنین خودروی هیبریدی متوقف شود، موتور بنزینی یا گازسوز آن خاموش شده و یک موتور برقی که بوسیله باتری عمل می‌کند، روشن می‌شود. هنگامی که خودرو سرعت می‌گیرد، موتور روشن شده و اتومبیل را به حرکت درآورده و باتری‌ها را شارژ می‌نماید. در سرعتهای بالا، موتور گازسوز و موتور برقی همزمان به کار می‌افتند. 

فناوری‌های پیشرو و آینده نگرانه استفاده از هیدروژن را به عنوان سوخت در دستور کار خود دارند. برخی کمپانی‌ها در حال حاضر وسایل نقلیه‌ای تولید می‌کنند که سوخت آنها هیدروژن است اما پیش از آنکه موفق به دیدن تعداد زیادی خودروهای هیدروژنی در خیابان شوید و همچنین پمپ بنزینهایی را مشاهده کنید که بتوانند سوخت هیدروژن عرضه کنند، موانع بسیاری را باید از سر بگذرانید.
 

سوخت هیدروژنی

تأمین انرژی از هیدروژن جهت به حرکت درآوردن یک اتومبیل نیازمند وجود وسیله‌ای تحت عنوان سلول یا پیل سوختی است.

یک مولکول هیدروژن از دو اتم هیدروژن تشکیل شده است. در یک پیل سوختی، فلزی مانند پلاتین مولکولهای هیدروژن را می‌شکافد. طی این فرایند الکترونهایی آزاد می‌شوند که موجب تولید جریان الکتریکی جهت به کار انداختن یک موتور می‌شوند. اتم‌های هیدروژن که هرکدام یک الکترون از دست داده‌اند، با اکسیژن موجود در هوا در بخش دیگر پیل سوختی ترکیب می‌شوند. هنگامی که دو اتم هیدروژن با یک اتم اکسیژن ترکیب شوند، نتیجه کار تولید یک مولکول آب یا به عبارتی H2O است.

بنابراین تنها ضایعات حاصل از این فرایند آب خواهد بود که بسیار پاک می‌باشد.
 
در یک پیل سوختی، هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و آب تولید کرده و انرژی آزاد می‌سازد 

به گفته‌ی ناتان گلاسگو هیدروژن یک حامل خوشایند انرژی به حساب می‌آید. او به عنوان مشاور در مؤسسه‌ای تحت عنوان کوه راکی در اسنومس کلرادو مشغول به کار است. او می‌افزاید که این عنصر، سبک، پایدار و بسیار فراوان است.

با این حال، دریافت مقدار زیاد هیدروژن سخت‌تر از آن چیزی است که فکر می‌کنید. مشکل این است که در بیشتر موارد هیدروژن را به تنهایی نمی‌توان یافت و اکثر هیدروژنهای موجود در زمین عمدتاً به کربن یا اکسیژن متصل هستند.

تجزیه آب و سایر مولکولها جهت بدست آوردن هیدروژن از آنها مستلزم صرف انرژی فراوانی است. این انرژی معمولاً از سوختن نفت یا زغال سنگ بدست می‌آید که در نتیجه آن مقادیر زیادی دی‌اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها تولید می‌شود.
بهتر خواهد بود که بجای زغال سنگ یا نفت از نیروی باد جهت فراهم آوردن انرژی مورد نیاز تجزیه آب استفاده شودبه عنوان مثال، بهتر خواهد بود که بجای زغال سنگ یا نفت از نیروی باد جهت فراهم آوردن انرژی مورد نیاز تجزیه آب استفاده شود. با این حال، بادخیزترین مکانها همچون داکوتای شمالی از محل سکونت اکثر مردم فاصله زیادی دارد. بنابراین لازم خواهد بود که هیدروژن ذخیره و به آن مکانها انتقال داده شود.

در حال حاضر هیچ سیستم لوله کشی جهت انتقال هیدروژن وجود ندارد. و این مشکل بزرگی است، به گفته‌ی گلاسگو: «لازم است که راهی جهت انتقال آن بیابیم».
 
هیدروژن را می‌توان بوسیله خطوط لوله یا کامیون انتقال داد

زمانهای کارکرد

چالش دیگر پیشِ رو، تهیه مقدار کافی سوخت از هیدروژن به منظور حفظ عملکرد اتومبیل برای مدت زمان طولانی است. در حال حاضر یک مخزن هیدروژن می‌تواند یک اتومبیل را تنها حدود 100 تا 150 مایل و به عبارتی 161 تا 242 کیلومتر به حرکت درآورد. این به معنای اجبار در سوخت گیری مجدد خواهد بود که گاهاً بسیاری از افراد این امر را نمی‌پسندند.

قیمت پیلهای سوختی کنونی نیز زیاد است. یک خودروی پیل سوختی می‌تواند 10 برابر بیشتر از خودروی گازسوز قیمت داشته باشد.
سلولهای سوختی کنونی بزرگ، سنگین و گران هستند

و پیلهای سوختی سریعتر از موتورهای گازسوز فرسوده و مستهلک می‌شوند. پیلهای سوختی معمولی بکار رفته در خودرو دارای عمر مفید حدود 1000 ساعت در شرایط رانندگی هستند. یک موتور گاز سوز دست کم 5000 ساعت دوام آورده و مدت زمان کارکرد و استهلاک آن بیش از 10 سال است.

با این وجود، دولت ایالات متحده بیش از یک میلیارد دلار را صرف بهبود فناوری پیل سوختی هیدروژن کرده است. سه ایالت کالیفرنیا، فلوریدا و نیویورک قصد دارند طی چند سال آینده میلیونها دلار جهت آزمایش خودروهای الکتریکی با سوخت هیدروژن هزینه کرده و شبکه‌ای از پمپ بنزینهای عرضه کننده هیدروژن احداث نمایند. یک پمپ هیدروژنی در اوایل سال 2005 در واشنگتن دی سی افتتاح شد. اما هنوز هم راه درازی در پیش است.
 

مواد جدید

در این حین، دانشمندان و کارشناسان محیط زیست، استراتژی‌های دیگری را جهت کمتر مضر ساختن اتومبیلها برای محیط زیست پیش می‌برند. به عنوان مثال مؤسسه کوه راکی از جنبش خودروهای سبک‌تر حمایت می‌کند.

به گفته‌ی گلاسگو هر اندازه یک اتومبیل سبک‌تر باشد، انرژی (و سوخت) کمتری جهت به حرکت درآوردن آن نیاز خواهد بود.

تصور کنید که بالا رفتن از پله‌ با در دست داشتن یک بار سنگین چقدر سخت‌تر می‌شود. گلاسگو می‌افزاید «در صورتی که کوله پشتی شما به تنهایی 50 پوند (حدود 23 کیلوگرم) وزن داشته باشد، آنگاه قرار دادن کتاب در آن کار منطقی نخواهد بود».

خودروهای سنگین نیز به همان اندازه ناکارآمد هستند. او می‌گوید: «شما با اتومبیل خود می‌خواهید که افراد و بار جابجا نمایید»
کمپانی‌های خودروسازی به منظور سبک‌تر و ارزان‌تر ساختن اتومبیل‌ها با حفظ اندازه و قدرت آنها، مواد جدیدی را امتحان می‌کنند.به گفته‌ی گلاسگو، کمپانی‌های خودروسازی به منظور سبک‌تر و ارزان‌تر ساختن اتومبیل‌ها با حفظ اندازه و قدرت آنها، مواد جدیدی را امتحان می‌کنند. به عنوان مثال از استیل فوق سبک، سرامیک، آلومینیوم با تیتانیوم یا منیزیم و سایر مواد وام گرفته از صنعت هوافضا استفاده می‌کنند.

هم اکنون یکی از این شرکتها جهت سبک کردن بار، از فیبرهای کربنی سبک در برخی سقف‌ها و کاپوتهای خودروهای خود استفاده می‌کند.

به گفته‌ی گلاسگو سبکتر ساختن اتومبیل‌ها همچنین قدمی بزرگ در جهت عملی ساختن پیلهای سوختی به حساب می‌آید به گونه‌ای که ارزانتر و قابل دسترس‌تر خواهند شد.
 

حرکت به سوی آینده

در حال حاضر خودروهای هیبریدی که به دلیل استفاده از الکتریسیته به عنوان بخشی از سوخت موجب صرفه جویی در سوخت می‌شوند به طور فزاینده‌ای در حال کسب محبوبیت هستند. بنابراین از سوختهای جایگزین مانند گاز طبیعی و  بیودیزل که می‌توانند از روغن‌های گیاهی، چربی حیوانی یا روغن‌های بازیافتی بدست آیند، استفاده می‌شود.
 
خودروی هیبریدی دارای موتور الکتریکی و موتور گاز سوز

حتی ممکن است با گذشت زمان و در نسلهای بعد بتوانید با خودروهای هیدروژنی رانندگی نمایید.


منبع: sciencenewsforstudents