لخّصلي

نظرًا لأن كثافة الهيدروجين في الظروف المحيطة منخفضة جدًا
لدرجة لا تسمح باستخدامه كناقل للطاقة من الناحية التقنية
بالنظر إلى قيمته الحرارية الصافية أو قيمته الحرارية الصغرى البالغة
120 ميجا جول لكل كيلوغرام من الهيدروجين، فمن الواضح أنه يجب رفع مستوى الضغط
للحصول على نظام خزان عملي (الشكل 3).لتحقيق مدى سير يصل إلى حوالي 500 كيلومتر،ولأن المساحة المتاحة محدودة، فإن العمل عند مستويات ضغط
تتراوح بين 35 و70 ميجا باسكال أمر لا مفر منه. بالنسبة للضغوط
التي تزيد عن 70 ميجا باسكال،كبيرة جدًا،الزيادة في محتوى الطاقة.مقارنةً بالقيمة الحرارية الصافية أو القيمة الحرارية الصغرى)، فإن
محتوى الطاقة الميكانيكية
لأن هذه الطاقة
ترتبط بالطاقة اللازمة لضغط
الغاز من الظروف المحيطة
بالنسبة للقيمة الحرارية الصغرى.يمكن حساب الطاقة الميكانيكية
باستخدام افتراض
الغاز المثالي والضغط متساوي الحرارة
المعادلة (1)،حيث pi = الضغط الابتدائي، تؤدي هذه المعادلة إلى محتوى طاقة ميكانيكية يبلغ حوالي 8 ميجا جول لكل كيلوغرام من الهيدروجين عند ضغط 70 ميجا باسكال، و7 ميجا جول لكل كيلوغرام من الهيدروجين. على سبيل المثال، تزن وحدة مركبة من الكربون ثلاثية الأوعية لتخزين 4.2 كيلوغرام من الهيدروجين عند ضغط 70 ميجا باسكال 135 كيلوغرامًا (يبلغ وزن نظام فولاذي مماثل 600 كيلوغرام). يمكن الاطلاع على رسم تخطيطي لتصميم وعاء نموذجي في المرجع [6]. تتوافق كثافات الطاقة لخزان الهيدروجين الأمثل، الذي يتكون من وعاء واحد،048 كيلوغرام من الهيدروجين لكل كيلوغرام من وزن الخزان و0. إلى جانب متطلبات التصميم الأسطواني (الناتجة عن ضغوط التشغيل العالية التي تتراوح بين 35 و70 ميجا باسكال)، يظل دمج مثل هذا الخزان في هياكل السيارات الحالية تحديًا هامًا.

2.1.1. الهيدروجين الغازي المضغوط
نظرًا لأن كثافة الهيدروجين في الظروف المحيطة منخفضة جدًا
لدرجة لا تسمح باستخدامه كناقل للطاقة من الناحية التقنية

بالنظر إلى قيمته الحرارية الصافية أو قيمته الحرارية الصغرى البالغة
120 ميجا جول لكل كيلوغرام من الهيدروجين، فمن الواضح أنه يجب رفع مستوى الضغط
للحصول على نظام خزان عملي (الشكل 3).
لتحقيق مدى سير يصل إلى حوالي 500 كيلومتر،
يلزم تخزين حوالي 5-6 كيلوغرامات من الهيدروجين داخل السيارة.
ولأن المساحة المتاحة محدودة، فإن العمل عند مستويات ضغط
تتراوح بين 35 و70 ميجا باسكال أمر لا مفر منه. أما المستويات الأقل فلا جدوى منها
لعدم كفاية محتوى الطاقة. بالنسبة للضغوط
التي تزيد عن 70 ميجا باسكال، تكون الانحرافات عن سلوك الغاز المثالي
كبيرة جدًا، بحيث لا تبرر الزيادة الطفيفة نسبيًا في محتوى الطاقة
المتطلبات المتزايدة على
وعاء الضغط
الزيادة في محتوى الطاقة.

وبغض النظر عن محتوى الطاقة الكيميائية للهيدروجين

(مقارنةً بالقيمة الحرارية الصافية أو القيمة الحرارية الصغرى)، فإن
محتوى الطاقة الميكانيكية

لنظام CGH2 ذو أهمية كبيرة أيضًا

لأن هذه الطاقة

ترتبط بالطاقة اللازمة لضغط
الغاز من الظروف المحيطة

إلى 35 أو 70 ميجا باسكال،

بالنسبة للقيمة الحرارية الصغرى.

يمكن حساب الطاقة الميكانيكية
DW ببساطة

باستخدام افتراض
الغاز المثالي والضغط متساوي الحرارة

المعادلة (1)،

حيث pi = الضغط الابتدائي،
pf = الضغط النهائي]. تؤدي هذه المعادلة إلى محتوى طاقة ميكانيكية يبلغ حوالي 8 ميجا جول لكل كيلوغرام من الهيدروجين عند ضغط 70 ميجا باسكال، و7 ميجا جول لكل كيلوغرام من الهيدروجين. على سبيل المثال، تزن وحدة مركبة من الكربون ثلاثية الأوعية لتخزين 4.2 كيلوغرام من الهيدروجين عند ضغط 70 ميجا باسكال 135 كيلوغرامًا (يبلغ وزن نظام فولاذي مماثل 600 كيلوغرام). يمكن الاطلاع على رسم تخطيطي لتصميم وعاء نموذجي في المرجع [6]. تتوافق كثافات الطاقة لخزان الهيدروجين الأمثل، الذي يتكون من وعاء واحد، مع قيم تبلغ حوالي 0.048 كيلوغرام من الهيدروجين لكل كيلوغرام من وزن الخزان و0.023 كيلوغرام من الهيدروجين لكل لتر من حجم الخزان. إلى جانب متطلبات التصميم الأسطواني (الناتجة عن ضغوط التشغيل العالية التي تتراوح بين 35 و70 ميجا باسكال)، يظل دمج مثل هذا الخزان في هياكل السيارات الحالية تحديًا هامًا. لكن على الرغم من جميع القيود الحجمية لتقنية CGH2، فإن هذا الخيار يُحقق أفضل أداء تقني شامل حتى الآن، ويُظهر أعلى مستويات النضج لتطبيقات السيارات.

علاوة على ذلك، من الممكن إعادة ملء نظام CGH2 الفارغ بالكامل في غضون ثلاث دقائق. لهذا السبب، تُعتبر هذه التقنية معيارًا لجميع أنظمة التخزين التقليدية والبديلة المنافسة. تُعد CGH2 أحدث التقنيات لمركبات خلايا الوقود لدى جميع مصنعي السيارات تقريبًا.