در ساختنی خبرها و مقالات زیادی درباره خودروهای هیدروژنی منتشر شده است؛ از اخبار جدیدترین خودروهای هیدروژنی تا مزایا و معایت سوخت هیدروژنی و اختراعات جدید در این حوزه. این مقالات بیشتر روی مزایای جایگزینی این خودروها با خودروهای سوخت فسیلی تمرکز دارند و به همین خاطر قصد داریم در این ساختنی شما را با خطرات خودروهای هیدروژنی آشنا کنیم.

خودروهای هیدروژنی قرار است جای خودروهای سوخت فسیلی را بگیرند و استفاده از سوخت فسیلی را کاهش دهند. سوخت های فسیلی مثل ذغال سنگ و نفت، باقیمانده موجودات ماقبل تاریخ هستند که میلیون ها سال پیش زیر زمین مدفون شده اند. مهمترین نکته درباره سوخت های فسیلی محدود بودن منباع این سوخت است. بالاخره یک روز منابع سوخت فسیلی تمام می شود و بسیار مهم است که قبل از رسیدن آن روز یک جایگزین مناسب برای آن پیدا کرده باشیم. در آینده وسایل نقلیه ای که در حال حاضر از موتورهای احتراق داخلی برای سوزاندن بنزین استفاده می کنند، نیاز به سوخت هایی خواهند داشت که ایمن تر و سالم تر باشند.

این روزها خودروهای هیدروژنی مثل هوندا FCX طرفداران زیادی دارند
این روزها خودروهای هیدروژنی مثل هوندا FCX طرفداران زیادی دارند

یکی از جدی ترین جایگزین های سوخت فسیلی اولین عنصر جدول تناوبی یعنی هیدروژن است. واژه اقتصاد هیدروژنی برای اولین بار در سال 1970 و توسط یک شیمیدان به نام جان بوکریس برای اشاره به آینده ای بکار برده شد که در آن تمام وسایل نقلیه با هیدروژن کار می کنند. اقتصاد هیدروژنی مزایای متعددی دارد؛ مثلاً لازم نیست برای روشن کردن خودرو به دخایر نقتی روی بیاوریم. موتور احتراق داخلی هیدروژنی عاری از آلایندگی خواهد بود و با استفاده گسترده از آنها دیگر خبری از انتشار کربن دی اکسید توسط خودروهای بنزینی نخواهد بود.

موتور احتراق داخلی تنها راه استفاده از هیدروژن در وسایل نقلیه نیست. با استفاده از دستگاهی به نام سلول سوختی هم میتوان از هیدروژن برای راه انداختن یک خودرو استفاده کرد. سلول سوختی تک الکترون اتم هیدروژن را از تک پروتون این اتم جدا می کند و از آنب رای تولید الکتریسیته استفاده می کند. از این الکتریسیته می توان برای تامین انرژی موتور خودروهای الکتریکی استفاده کرد. سلول های سوختی از سوخت هاس فسیلی استفاده نمی کنند و در نتیجه آلایندگی هم ندارند. به همین خاطر یک ایده آل جایگزین برای موتورهای احتراق داخلی محسوب می شوند. در حال حاضر یک خودروهای سلول سوختی هیدروژنی به نام هوندا FCX در برخی از بخش های کالیفرنیا به فروش میرسد.

در ساختنی بخوانید :
با 10 اختراع مهم و کاربردی زنان مخترع آشنا شوید

اینها همه مزیت های فوق العاده ای هستند اما این فقط یک روی سکه است. باید دید خودروهای سلول سوختی واقعاً ایده آل و بدون نقض هستند/ بیایید نگاهی به خطرات شیمیایی استفاده از سوخت هیدروژنی در خودروها بیاندازیم.

خطرات هیدروژن

هیدروژن فراوانترین عنصر در طبیعت است؛ با این حال گاز هیدروژن خالص روی زمین بسیار نادر است. این به این خاطر است که گاز هیدروژن – که معمولاً بصورت مولکولی و با دو اتم هیدروژن بهم وصل شده اند تا H2 بسازند – بسیار سبک است و به همین خاطر به سمت لایه های بیرونی اتمسفر حرمت میکند. بیشتر هیدروژن روی سطح زمین با سایر اتم ها بهم متصل شده اند و در نتیجه مواد مختلفی تولید می کنند. مثلاً H2O یا همان آب و CH4 یا متان هر دو حاوی هیدروژن هستند. برای استفاده از این مواد به عنوان سوخت، ابتدا باید هیدروژن موجود در اتم های آنها را استخراج کرد و سپس به یک مایع بسیار متراکم تبدیل کرد.

آیا استفاده از این هیدروژن خالص خطرناک است؟ بله. وقتی هیدروژن مایع در یک مخزن نگهداری شود، تقریباً ایمن است اما اگر از این مخزن بیرون بیاید خطرات آن آشکار میشود.

طبیعتاً در چنین حالتی مهمترین خطر اشتعال هیدروژن است. هیدروژن در صورت وجود یک اکسید کننده مثل اکسیژن خیلی راحت تر از بنزین آتش می گیرد و منفجر می شود. به گفته موسسه ملی استاندارد امریکا، هیدروزن فقط به یک دهم انرژی موردنیاز بنزین برای اشتعال نیاز دارد. حتی جرقه نوک انگشت کسی که لباسش الکتریسیته ساکن دارد برای این اشتعال کافی است. در باک خودروهای سلول سوختی نباید هیچ اکسیژنی وجود داشته باشد اما همیشه ممکن است یک مقدار هوا وارد منبع هیدروژن شود. اگر هیدروژن بتواند از مخزن خارج شود، بلافاصله با اکسیژن موجود در هوا در تماس قرار می گیرد و بقیه ماجرا را هم خودتان می دانید.

در ساختنی بخوانید :
تصاویر جغرافیای عجیب پلوتو

نگرانی دیگر این است که شعله های هیدروژن تقریباً غیر قابل رویت هستند. وقتی هیدروژن آتش می گیرد، شعله های بسیار کم نوری می سازد که دیدن آنها بسیار دشوار است و در نتیجه مهار آنها هم به همین میزان دشوار می شود.

مشکل بعدی پتانسیل بالای هیدروژن برای خفگی است. هیدروژن سمی نیست اما اگر کسی از هیدروزن خالص تنفس کند در اثر خفگی می میرد. چیزی که این وضعیت را بدتر می کند این است که ما نمی توانیم بفهمیم که داریم از هیدروژن تنقس می کنیم چون هیدروژن نامرئی و بدون بو است و تقریباً شبیه اکسیژن است.

آخرین خطر بالقوه هم این است که هیدروژن مایع سرد است. چون هیدروژن مایع به شدت متراکم شده است بسیار سرد است. اگر اکسیژن مایع به هر دلیلی از باک خودرو بیرون بیاید، موجب یخ زدگی شدید پوست می شود.

خطرات بالقوه خودروهای هیدروژنی فقط شامل این موارد نیست اما چقدر باید این خطرات را جدی گرفت؟ آیا این خطرات می تواند هیدروژن را خطرناک تر از آن چیزی که هست نشان دهد؟

خودروهای هیدروژنی چقدر خطرناک هستند؟

حال که تا حدی با خطرات سوخت هیدروژنی آشنا هستید، چه احساسی درباره رانندگی با خودروهای هیدروژنی دارید؟ اگر فکر می کنید اینکارخطرناک است، باید بدانید که لزوماً اینطور نیست. چون هیدروژن خیلی سبک است، خیلی زود پخش می شود و با هوای محیط اطراف مخلوط می شود. اگرچه هیدروزن خالص خیلی زود مشتعل می شود، احتمال مشتعل شدن هیدروزن رقیق خیلی بیشتر از بنزین نیست. چون هیدروژن سبک است و بالا می رود، نزدیک زمین مشتعل نمی شود و به همین خاطر آسیب های ناشی از اشتعال آن به مراتب کاهش می یابد.

تصویری از انفجار کشتی هوایی هیندنبورگ آلمان
تصویری از انفجار کشتی هوایی هیندنبورگ آلمان

معروف ترین انفجار هیدروژنی در تاریخ، انفجار کشتی هوایی هیندنبورگ آلمان در سال 1937 است. هیچکس نمی داند این آتش سوزی چطور شروع شده است اما چون هیندنبورگ حاوی مقادیر زیادی هیدروژن بود خیلی سریع آتش به پوسته کشتی هوایی رسید و همه جای آن را گرفت. از بین 97 نفر مسافر و خدمه این بالون 35 نفر مردند. این اتفاق برای چند دهه سر زبان ها بود و شاید همین واقعه بود که باعث کاهش استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت شد. البته تاکنون هیچ دلیلی مبنی بر اینکه قربانیان در اثر آتش هیدروژن مرده باشند، پیدا نشده است. بیشتر این افراد بعد از بیرون پریدن از کشتی هوایی بخاطر وحشت شان از آتش سوزی مردند. بقیه هم در اثر رسیدن آتش به موتور کشتی هوایی مردند. در حین این حوادث، هیدروژن بخاطر وزن سبک به سمت بالای کشتی هوایی حرکت کرده بود و آتش آن هم تاثیر زیادی در انهدام و سوختن کشتی هوایی نداشت.

در ساختنی بخوانید :
پردازش فکر در مغز چطور رخ می دهد؟ با چشم خودتان ببینید!

چون گرمای ناشی از اشتعال هیدروژن بسیار کمتر از گرمای سایر سوخت هاست، احتمال ایجاد آتش سوزی های ثانویه با آن بسیار کم است. البته این به آن معنا نیست که گرمای آتش هیدروژن به انسان آسیب نمی رساند بلکه فقط پتانسیل گسترش آن کم است.

برخی از تولید کنندگان خودروهای هیدروژنی با افزودن رایحه های مصنوعی به گاز هیدروژن مشکل بی بو بودن این گاز را تا حدی حل کرده اند. به این ترتیب صاحبان این خودروها براحتی می توانند متوجه نشتی گاز هیدروژن شوند و از وقوع حوادث احتمالی پیشگیری کنند.

خطر خفگی با گاز هیدروژن هم فقط در فضاهای بسته مثل گاراژ بسیار جدی و تهدید کننده است. اگر هیدروژن در فضاهای باز نشت کند، قابلیت انتشار سریع آن مانع از تجمع گاز و ایجاد مشکل در تنفس انسان میشود.

هیدروژن هم مثل سوخت های دیگر خطرات بالقوه ای دارد که باید با آنها سالم برخورد کرد. برخوردهای اغراق آمیز و سهل انگارانه عواقبی دارد که گاهی اوقات جبران ناپذیر است. علیرغم تمام خطراتی که در استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت وسایل نقلیه وجود دارد، بازهم این سوخت نسبت به بنزین ایمن تر است. در واقع، سرعت انتشار بالا و سبک بودن این گاز باعث شده خطرات و تهدیدهای بالقوه این سوخت بسیار کمتر از سوخت هایی مثل بنزین و گازوئیل باشد.

منبع