طلاب هندسة يصممون خلية هيدروجينية تؤمن الغاز والكهرباء من الطاقة الشمسية

يعتبر الهيدروجين الأخضر من أهم مصادر الطاقة المستقبلية للعالم في ظل التوجه العالمي للتخفيف من التلوث والحصول على طاقة نظيفة، والتقليل من الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.

وفي هذا الإطار عملت كل من الطالبات كوثر خليفة ولين تنبكجي ومريم حمدو بكلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية قسم هندسة الميكانيك العام بجامعة دمشق على مشروع تصميم خلية هيدوجينية عاملة على الطاقة الشمسية الأفقية المدعمة بالمرآة الشاقولية.

وعن أهمية المشروع أوضحت الطالبات أنه يمكن تطبيقه في محطات الطاقة الشمسية لتوليد غاز الهيدروجين لاستخدامه في العديد من المجالات كبديل للغاز المنزلي ولتوليد الكهرباء والاستغناء عن البطاريات المنزلية أو استخدامه بدلاً من الوقود مع ضرورة استخدام وسائل أمان وحماية عن طريق إضافة حساسات.

وبينت الطالبات أن آلية عمل التصميم تتم بمرحلتين الأولى من خلال إضافة عاكس مرآة شاقولي إلى اللوح الشمسي ووضعه أفقياً، ومن خلال المراقبة والحسابات على مدار العام تم إيجاد أن إضافة العاكس تعطي زيادة بالاستطاعة مقدارها 80 بالمئة شتاء و20 بالمئة صيفاً.

أما المرحلة الثانية فهي عبارة عن تصميم الخلية الهيدروجينية، حيث تم استخدام إناء زجاجي يحتوي ماء ووحدات من الغرافيت يتم وصلها مع مصدر طاقي لوح شمسي مع الاستعانة بمنظم لضبط الجهد الواصل لهذه الوحدات إلى 12 فولط لتتم بعدها عملية التحليل الكهربائي للماء (فصل الهيدروجين عن الأوكسجين) وسحب غاز الهيدروجين بواسطة مضخة هيدروليكية إلى أسطوانات مركبة عليها حساسات لضبط الكمية داخلها، بحيث يمكن أن ينتج النموذج الهيدروجين بمقدار 270 ميلليتراً بالدقيقة لكل وحدة من هذه الوحدات.

وعن الصعوبات التي واجهت عملهن أشارت الطالبات إلى أنه عند استخدام مادة الغرافيت بعد عدة مرات من مرور التيار الكهربائي يمكن أن تتعرض للتفتت، مشيرات لإمكانية استخدام مواد أخرى أكثر كفاءة كالستانلس.

من جهته لفت الدكتور بكلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية قسم هندسة الميكانيك العام طارق كنينة والمشرف على المشروع إلى أن الخلية يمكن أن تشكل منعطفاً مهماً في الطاقات المستدامة، وتسهم في تحقيق هدفين هما تصغير حجم حقل الخلايا الكهروشمسية، ما يعني زيادة ملحوظة في كمية الطاقة المنتجة من خلال الألواح ضمن وحدة المساحة، وكذلك الحصول على الهيدروجين الأخضر كمبدأ مهم في تخزين الطاقة نستطيع استخدامه بأي وقت.

وقال كنينة: “إن الهدف الرئيسي هو تأمين حاجة المنزل من الغاز اللازم للطبخ بشكل دائم، وكذلك الحصول على الطاقة الكهربائية بأي وقت، وما علينا إلا استخدام الخلايا الكهروشمسية والحصول على الهيدروجين الأخضر وتخزينه لوقت الاستخدام، وتم إنجاز حسابات الجدوى الاقتصادية لهذا المشروع وأظهر كفاءة عالية وسعراً منافساً مقارنة بالطرق المعروفة حالياً”.

وأضاف: “صمم المشروع بالأساس لدعم المنازل عبر وحدة تزويد وتخزين طاقة منزلية، ومن الممكن ببساطة توسيعه عبر زيادة عدد الخلايا للحصول على محطة مركزية كبيرة، لتحويل وتخزين الطاقة لزيادة الجدوى الاقتصادية ورفع كفاءتها الإنتاجية”.