فائدة خلايا الوقود بالنسبة للبيئة

·     كفاءة وقود عالية

وذلك عن طريق تحويل الوقود مباشرة إلى طاقة وذلك عن طريق التفاعل الكهروكميائي, فإن خلايا الوقود تستخلص قدرة أعلى لنفس كمية الوقود بالمقارنة بالاحتراق التقليدي. وتقلل الطريقة المباشرة تلك من 30-90% من كمية الوقود المستخدم وهي تعتمد على نوع نظام خلايا الوقود المستخدم ومدى الاستفادة من الحرارة المنبعثة.

·     إنبعاثات أقل

عند استخدام الهيدروجين كوقود فإن ناتج التفاعل الإليكتروكميائي هو ماء وحرارة وكهرباء, بدلاً من أول وثاني أكسيد الكربون, أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت وذرات الكربون ناتج عملية الاحتراق الداخلي. عند استخدام تعديل الوقود بالسيارة لاستخلاص الهيدروجين ينتج أول وثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت بنسبة قليلة جداً من خرج (عادم) محرك الاحتراق الداخلي.  

·        تقليل مخاطر تدمير البيئة عن طريق صناعة ونقل البترول

تقلل خلايا الوقود تدمير البيئة المصاحب لاستخراج البترول وتصنيعه وذلك في حالة استخراج الهيدروجين من مصادر الطاقة المتجددة. وفي حالة تسرب الهيدروجين سوف يتبخر في الحال حيث أن الهيدروجين أخف من الهواء ويترك خلفه ماء فقط. وذلك بالمقارنة بعمليات التنقيب ونقل وتكرير البترول والمخلفات الصناعية والأخطار الناجمة عن ذلك. 

فائدة خلايا الوقود الهندسية

·        مرونة الوقود

خلايا الوقود عندها القدرة على العمل على الهيدروجين أو الهيدروجين المعدل من أي وقود بترولي مستخدم حالياً.

·        كثافة عالية للطاقة

مقدار الطاقة المتولدة من حجم معين معطاة بالكيلووات لكل لتر. وتزداد تلك القيمة مع زيادة الأبحاث وتطورها. 

·        حرارة وضغط تشغيل منخفض

تعمل خلايا الوقود في درجة حرارة ما بين 80-1000 درجة مئوية اعتماداً على نوع الخلية. وهو مقدار منخفض بالنسبة لدرجة الحرارة لمحرك الاحتراق الداخلي التي تصل إلى 2300 درجة مئوية.

·        تعدد الاستخدام

خلايا الوقود بالنسبة لتشغيلها بدون الضوضاء و التلوث جعلها صالحة للاستخدام في مناطق عدة مثل المناطق السكنية والتجارية داخل وخارج المباني.

·        القدرة الإضافية

عند الاحتفاظ بالحرارة الناتجة من خلايا الوقود فيمكن استخدامها في تسخين وتبريد الماء, حيث تبلغ الكفاءة لخلايا الوقود إلى حوالي 90%.

·        سرعة الاستجابة لتغير الحمل

للحصول على طاقة إضافية من خلايا الوقود يضاف وقود إضافي للنظام. استجابة النظام لخلايا الوقود تمثل الضغط على البدال في السيارة التقليدية زيادة الوقود يؤدي إلى زيادة القدرة.

·        التصميم الهندسي

لا تضمن خلايا الوقود أي أجزاء متحركة. عدم وجود حركة يساعد على بساطة التصميم, واعتما دية عالية, تشغيل بدون ضوضاء, ونظام ليس معرض للتلف.

·        ضمان محلي للطاقة

يمكن أنتاج وقود الهيدروجين محلياً عن طريق استخدام الفحم, أو من الغازات الطبيعية, أو من الماء أو من مصادر الطاقة المتجددة. استخدام المصادر المحلية يقلل من الاعتماد على البلاد الأجنبية الممدة للوقود.

ويرتفع عدد سيارات خلايا الوقود التي يتم اختبارها سنوياً حتى يتم تقيمها وتطويرها. فإن عدد سيارات خلايا الوقود التي تسير في الطرق خلال سنة 2004 تقدر بحوالي 600- 800 سيارة. وتقوم شركة ديملر كريزلر وهوندا باختبار سيارات خلايا الوقود تحت التجارب في مناطق عدة وخاصة المناطق التي تتعرض لدرجات منخفضة أثناء الشتاء.

ويقول الخبراء أن سعر سيارة خلايا الوقود يجب أن تقل تكليفها بمقدار العشر لكي يمكنها أن تنافس في سوق السيارات. وغالبية تكلفة السيارة تأتي من سعر الغشاء (30-35%) ومادة محلول التوصيل الكهربائي (40%). وقد بدأت العديد من الشركات بتطوير معدن بديل للبلاتين(الذي يعتبر معدن نفيس مرتفع الثمن والمستخدم في تصنيع خلايا الوقود).

وتقوم بعض الشركات باختبار مادة جديدة قد تكون البديل بدلاً من البلاتين وهذه المادة تسمى بمادة نانو نيكل والتي تكلف حوالي ربع تكلفة البلاتين. وحيث أن البلاتين يكلف 10000 دولار للرطل (25000ريال للكيلوجرام). ويتوقع إنه خلال عشر سنوات يمكن لمادة النانو نيكل أن تسوق تجارياً (حيث إنها مازالت في طور التطوير والأبحاث).

غشاء خلية الوقود ليس جاهز للمستخدم في الوقت الحالي حيث إنه غالي الثمن وهناك مشكلة في تشغيله عند درجات الحرارة المتطرفة. فحيث أن بعض الشركات قامت بتطوير الغشاء ليتمكن من العمل حتى 95 درجة مئوية فإن بعض الخلايا تكون عندها مشكلة عند تشغيلها أعلى من 80 درجة مئوية وعند درجات تحت التجمد.

ويتوقع لسيارات خلايا الوقود أن تصبح جاهزة للأسواق تجارياً خلال الخمس إلى العشر سنوات القادمة.

مشاكل خلايا الوقود

حيث أن الهيدروجين صعب التخزين والتوزيع فإنه من الأفضل لو أن خلايا الوقود تستخدم وقود متواجد حالياً بالأسواق. ولكن يمكن التغلب على ذلك باستخدام جهاز يسمي معدل الوقود (reformer), ويقوم المعدل تحويل الهيدروكربون أو وقود الكحول إلى هيدروجين, والذي بعد ذلك يغذي خلايا الوقود. ولكن المعدل ليس مثالياً, فإنه يولد غازات ضارة بجانب توليد الهيدروجين. ويستخدم معه عدة أجهزة لتنقية الهيدروجين ولكن الهيدروجين المولد بهذه الطريقة يكون غير نقي مما يؤدي إلى تقليل كفاءة خلية الوقود.

والوقود الأكثر احتمالا للاستخدام مع السيارات هو الميثانول وهو وقود سائل له خواص مشابها للبنزين. وهو سهل النقل والتوزيع.