علماء يطورون أكبر نظام لإعادة تشكيل الديزل في العالم لتوفير طاقة الهيدروجين للسفن

[المقال الأصلي]

قام العلماء ببناء جهاز لإعادة تشكيل الديزل، ووصفوه بأنه أكبر نظام لخلايا الوقود بإعادة التشكيل في العالم، قادر على تحويل الوقود إلى غاز غني بالهيدروجين لتوليد 25 كيلوواط (kW) من الكهرباء للسفن. تم تطوير هذه التقنية من قبل معهد فراونهوفر للهندسة الدقيقة والأنظمة الميكروية (Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems, IMM) في ماينز بألمانيا، بتمويل من برنامج الابتكار المركزي للشركات الصغيرة والمتوسطة (ZIM) في ألمانيا، كجزء من مشروع بحثي DIMARIT، الذي يركز على توليد الطاقة بخلايا الوقود للتطبيقات البحرية.

يمكن لهذا النظام تمكين السفن من توليد الكهرباء دون الحاجة إلى خزانات إضافية لتخزين الهيدروجين. تخطط الفرقة لعرض جهاز إعادة التشكيل هذا في معرض تقنيات الهيدروجين العالمي في هامبورغ في الفترة من 20 إلى 22 أكتوبر 2026.

إمكانات التطبيقات العسكرية

وفقاً للفريق، قد تمتلك هذه التقنية قيمة عملية للعمليات العسكرية أيضاً، نظراً لانخفاض ضجيجها وانبعاثاتها الحرارية. صرح الباحثون: «يقوم جهاز إعادة التشكيل بتحويل الوقود الموجود على متن السفينة إلى غاز، والذي يتم تزويد خلية الوقود به بعد معالجته بشكل أكبر».

تولد خلايا وقود الهيدروجين الكهرباء من خلال تفاعل كهروكيميائي بين الهيدروجين والأكسجين، دون احتراق. وعلى عكس المحركات التقليدية، لا تولد خلايا وقود الهيدروجين الكهرباء عن طريق حرق الوقود. ومع ذلك، قد يواجه تزويدها بالهيدروجين صعوبات، خاصة على متن السفن ذات المساحات المحدودة. علاوة على ذلك، يتطلب الهيدروجين خزانات تخزين متخصصة، تشغل مساحة ثمينة وتزيد من تعقيد أنظمة الطاقة على متن السفينة.

يعالج جهاز إعادة تشكيل الفريق هذه المشكلة عن طريق تحويل الديزل المخزن على متن السفينة إلى غاز غني بالهيدروجين. ويحتاج هذا الغاز إلى معالجة إضافية قبل استخدامه في خلية الوقود. وبالتالي، تتمكن خلية الوقود من توليد الكهرباء دون تخزين الهيدروجين بشكل منفصل. وخلال المشروع، درس الفريق كيفية عمل مراحل التحويل المختلفة بشكل متكامل، وناقش كيفية إدارة الحرارة لضمان تشغيل موثوق لمكونات النظام تحت ظروف متغيرة. بالإضافة إلى ذلك، يقيّمون إمكانية استخدام وقود الديزل الاصطناعي في جهاز إعادة التشكيل. وهذا يعني أن النظام قد يصبح قادراً في النهاية على استخدام كل من الديزل التقليدي والوقود الاصطناعي المناسب.

مزايا التقنية وتحدياتها

أشار معهد فراونهوفر IMM إلى أن هذه التقنية قد تمتلك إمكانات تطبيقية في المجال العسكري، حيث تحتاج المعدات العسكرية عادةً إلى توفير طاقة موثوقة في مواقع تفتقر إلى البنية التحتية التقليدية للطاقة. تولد مولدات الديزل التقليدية ضجيجاً وحرارة كبيرة، مما يجعل المواقع العسكرية أسهل في الاكتشاف، بينما يوفر نظام خلايا الوقود بإعادة تشكيل الديزل الجديد بديلاً أكثر هدوءاً. ويعود ذلك إلى احتوائه على أجزاء متحركة أقل، مما يقلل بشكل كبير من الانبعاثات الصوتية والحرارية. أوضح فريق البحث في بيان صحفي: «بالمقارنة مع مولدات الديزل التي تعمل بالمحركات، يحتاج هذا النظام إلى أجزاء متحركة أقل، مما يقلل من الخصائص الصوتية والحرارية».

تشمل التطبيقات المحتملة تزويد مركبات القيادة والمراقبة أو المعسكرات الميدانية بالطاقة.

تعد توفر الوقود ووزن المعدات أمرين حاسمين للاستخدام العسكري أيضاً. ونظراً لأن الديزل مستخدم على نطاق واسع من قبل الجيش، فإن تحويله إلى غاز غني بالهيدروجين يوفر عدة مزايا. لخص الفريق قائلاً: «بالإضافة إلى توفر الوقود، فإن انخفاض انبعاثات الضجيج، وانخفاض توليد الحرارة، وخفة الوزن هي أمور حاسمة في هذا الصدد أيضاً». سيعرض معهد فراونهوفر IMM هذه التقنية في المعرض، إلى جانب جهاز إعادة تشكيل الميثانول، وتقنية إنتاج الهيدروجين من الأمونيا، وتقنية ميثنة ثاني أكسيد الكربون.