بحث متقدم
ترتيب حسب
فلترة حسب
إن الطاقة الشمسـية و الهيدروجين هــي من بين الخيارات المحتملة و البديلة للــوقود الحالي، لكــــــن العائق الرئيســي لتطبيق الطاقـة الشــمسـية و خاصة الخلايا الفوتوفولتية هي انخفاض كفاءتها في تحويل الطاقة بسبب ارتفاع درجة حرارتها، أما الهيدروجين فيجب إنتاجه بشــــــــــــكل غازي أو سائل قبل استخدامه كوقود و لكن عملية التحويل الرئيسية لإنتاج الهيدروجين تنتج غـــاز ثاني أكســــــيد الكربون الضار بالبيئة لما تسببه مــن ارتفاع فـــــي درجة حرارة الأرض, في أطار البحث عن حلول لهذه القضايا يأتي هذا البحث ليتحرى التحكم بدرجة حرارة الخلية الفوتوفولتية فــــي محاولـــــــــة لتلافي تأثيرات ارتفاع درجة حرارة الخلية كما يبحث في تأثيرات ذلك على توليد غاز الهيدروجين عن طريق جهاز التحليل الكهربائي للماء بطريقة صديقة للبيئة. أثبتت نتائج التجارب أن نظام التبريد يوقف ارتفاع درجة حرارة الخلية الفوتوفولتية مما عكـــــــس النتائج السلبية لانخفاض كفـــاءة التحويل كما ازداد الناتج الكهربائي للخلية بمقدار 33 % و أظهرت النتائج أيضا أنه عند توصيل الخلية الفوتوفولتية إلى جهاز التحليل الكهربائي للماء فإن تبريد الخلية الفوتوفولتية انعكس بشكل إيجابي على ارتفاع معدل إنتاج الهيدروجين بحدود 26%.
من المعروف أنَّ الاستطاعة المتاحة من النظم الكهروضوئية لا يمكن التنبؤ بها و تتغير مع تغير الظروف المناخية لذلك فهي تتميز بطبيعة متقطِّعة أي أنّها غير قادرة على تغذية الحمل بشكل متواصل و بمعدلات ثابتة، لذلك كان لابدَّ من دراسة أساليب تخزين للطاقة الكه ربائية المنتجة منها بحيث يتم إعادة استخدام هذه الطاقة بشكل يمكن توقعه، و أحد هذه الطرق هو إنتاج الهيدروجين عن طريق ربط النظم الكهروضوئية مع محلِّلات مياه تقوم بتحليل الماء كهربائياً، و بتخزين هذا الهيدروجين يمكن استخدامه بمعدلات ثابتة إمَّا في خلايا الوقود أو عن طريق حرقه مباشرةً و الاستفادة من الطاقة الحرارية المنتجة. هذه الدراسة تُركِّز على النظم الكهروضوئية و الطاقة المتاحة منها و على المحلِّلات و آلية عملها و متطلباتها و نواتجها، و وضع النموذج الرياضي الذي يوصِّف أداءها و رسم المنحنيات التي تعبِّر عنها عن طريق برمجتها باستخدام برنامج الماتلاب MATLAB، و وضع مثال عددي بسيط يوضِّح القيم الموافقة لنظام كهروضوئي ذي استطاعة محدودة. حيث تبين أن المردود الطاقي يتراوح بين 23 إلى 67 % حسب طريقة استخدام الهيدروجين المنتج.
يدرس هذا العمل إمكانية وقاية معادن دارات محطات الطاقة النووية من التآكل بإضافة الهيدروجين، المأخوذ مباشرة من محلل كهربائي، و ذلك بهدف إزالة الأكسجين المنحل فـي ميـاه المبـرد الحـراري (coolant primary) و الناتج عن تحلله الإشعاعي (radiolysis) في أثنا ء عبوره إلـى قلـب المفاعـل (core reactor) . استعرض فيه الشكل الرئيس و الظرف الترموديناميكي اللازم لحدوث التآكـل و طرائـق الوقاية منه. و اقترح استخدام طرائق التحليل الكهربائي لمج الهيدروجين بتمرير مياه التغذية عبر منطقـة مصعد محلل كهربائي لإنتاج الهيدروجين و قورنت مع الطرائق الحالية المتبعة. ثم قدرت كمية الهيدروجين المستهلكة اللازمة لإزالة الأكسجين بشكل كامل من مياه التغذية في حالتين: الأولـى دون تمريـر ميـاه التغذية عبر جهاز طرد الأكسجين، و الثانية بعد تمرير مياه التغذية عبره. بـشكل خـاص قـدرت كميـة الهيدروجين المستهلكة اللازمة للإزالة الكاملة للأكسجين من المبرد الحـراري لـدارة المفاعـل الأوليـة لمفاعلات الماء المضغوط (PWR type Russia (VVER ، و عليـه بينـت نتيجـة الحـساب أن كميـة الهيدروجين المحسوبة أقل من الحدود المسموحة المعيرة للمبرد الحراري لهذا النوع من المفاعلات.
إن إنتاج الهيدروجين، كمصدر حامل للطاقة، من خلال التحليل الكهربائي للماء يمكن أن يكون مجديا اقتصاديا باستخدام الطاقة الكهربائية من مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية. في هذا البحث تم دراسة إنتاج الهيدروجين الشمسي باستخدام محللة كهروشمسية تعتمد ع لى تقانة غشاء التبادل البوليميري صنعت محليا في كلية الهندسة التقنية بطرطوس. الدراسات التجريبية تم إنجازها بطريقتين مختلفتين: الأولى الربط المباشر لمحللة الهيدروجين مع المنظومة الفوتو فولتية. الطريقة الثانية تم تصميم نظام لمحللة هيدروجين كهروشمسية يتكون من العناصر التالية: مجموعة PV، تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، محول DC-DC، و الذي يستخدم لتشغيل النظام على أقصى قدر من طاقة النظام الكهروضوئية في جميع الأوقات لتزويد المحللة بالتيار الكهربائي اللازم، خزان هيدروجين. أظهرت النتائج بان الطريقة الثانية اكثر فعالية و ذات كفاءة عالية بالمقارنة مع الطريقة الأولى نظرا" لتغير شدة الإشعاع الشمسي خلال اليوم الواحد. تببن النتائج ايضا" أن بعض الإضافات مثل (KOH) يلعب دور مهم في تعزيز عملية التأين للسائل الكتروليتي و تحسين تدفق الهيدروجين.