موتورهاي هيدروژني  

پاورپوینت،41 اسلاید

مناسب جهت ارائه در سالن کنفرانس

مقدمه
موتورهاي هيدروژني عاملي براي حل مساله انرژي و محيط زيست.

آيا سوخت پاك واقعيت است يا خيال و آيا روزي خواهد رسيد كه سوختي بي پايان در دست بشر قرار گيرد؟ اينها همه سوالاتي است كه ذهن دانشمندان و مهندسان خودرو را به خود مشغول كرده است. اما اين سوالات ديگر خيال نيست، بلكه ممكن است در چند دهه آينده به واقعيت نزديك شود، اما اين شاه‌كليدي كه دانشمندان به آن نزديك شده‌اند چيست؟
هيدروژن، يكي از فراوان‌ترين عناصر در طبيعت است. سوختن هيدروژن با انرژي زياد تنها خروجي آب را در پي دارد؛ پس آيا هيدروژن مي‌تواند تمام مشكلات گذشته را حل كند؟ البته تكنولوژي چنين موتوري بسيار پيچيده‌تر است و در حال حاضر، تاسيسات سوخت‌رساني چنين خودرويي نيز بسيار گران قيمت است.

تمامی آلاینده‌های هوا را می‌توان بر اساس منشاء ترکیب شیمیایی و حالت فیزیکی‌شان طبقه‌بندی نمود. این طبقه‌بندیها برای تنظیم بحث و بررسی در زمینه عوامل آلودگی هوا بکار می‌روند. آلاینده‌ها بسته به منشاءشان به دو گروه اولیه و ثانوی تقسیم می‌شوند. آلاینده‌های اولیه از قبیل دی‌اکسید سولفورها (SO2 ) ، اکسیدهای نیتروژن ( NO2 ) و هیدروکربنها (HC) ، آن دسته از آلاینده‌ها هستند که مستقیما وارد اتمسفر شده‌اند و به همان شکل آزاد شده نیز در اتمسفر یافت می‌شوند. آلاینده‌های ثانوی نظیر اوزون (O3 ) و پراکسی استیل نیترات (PAN) آن دسته از آلاینده‌ها هستند که در اتمسفر توسط یک واکنش فتوشیمیایی در اثر هیدرولیز و یا اکسیداسیون تشکیل می‌شوند.

ترکیب شیمیایی آلاینده‌ها

آلاینده‌ها اعم از گروه اولیه و ثانوی می‌توانند بسته به ترکیب شیمیایی‌شان به دو گروه آلی یا معدنی تقسیم شوند. ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن و بسیاری از آنها دارای عناصری مانند اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد و فسفر می‌باشند. هیدروکربنها ، ترکیبات آلی هستند که تنها دارای کربن و هیدروژن‌اند. آلدئیدها و کتونها دارای اکسیژن ، کربن و هیدروژن هستند. سایر ترکیبات آلی مهم در مورد آلودگی هوا عبارتند از: کربوکسیلیک اسیدها ، الکلها ، اترها و استرها و آمین‌ها و ترکیبات آلی گوگردار. مواد معدنی یافت‌شونده در هوای غیر آلوده عبارتند از کربن ، منوکسید (CO) ، دی‌اکسید کربن (CO2)، کربناتها ، اکسیدهای سولفور ، اکسیدهای نیتروژن ، اوزون ، هیدروژن فلوراید و هیدروژن کلراید.

طبقه‌بندی آلاینده‌ها بر حسب حالت ماده ذرات آلاینده‌ها

عبارتند از جامدات و مایعاتی که شامل غبار ، دودهای غلیظ ، دود ، خاکستر ، غبار مه آلود و اسپری هستند. تحت شرایط مناسب ذرات آلاینده‌ها از اتمسفر جدا و ته‌نشین می‌شوند.

آلاینده‌های گازی

آلاینده‌های گازی که سیالهای بی‌شکل‌اند، کاملا فضای آزاد شده در آن را اشغال می‌کنند و بسیار شبیه به هوا عمل نموده ، از اتمسفر جدا نمی‌شوند. در میان آلاینده‌های معروف گازی از اکسیدهای کربن ، اکسیدهای سولفور ، اکسیدهای نیتروژن ، هیدروکربنها و اکسید کننده‌ها می‌توان نام برد.

طبقه‌بندی ذرات

خواص فیزیکی که عبارتند از اندازه ، شکل ، ته‌نشین شدن و کیفیت نوری

خواص شیمیایی که عبارتند از ترکیبات آلی و معدنی

خواص بیولوژیکی به صورت باکتریها ، ویروسها ، هاگها و غیره

  نحوه تشکیل ذرات

ذرات را می‌توان بر حسب نحوه تشکیل به صورت غبار ، دود ، دود غلیظ ، دود حاصل از خاکستر ، غبار مه آلود یا اسپری طبقه‌بندی نمود.

غبار

غبار عبارتست از ذرات کوچک جامد بوجود آمده از خرد شدن جرمهای بزرگتر در حین فرآیندهایی نظیر خرد کردن ، آسیاب کردن یا انفجار که ممکن است بطور مستقیم و یا غیر مستقیم در اثر بکار گیری موادی از قبیل زغال سنگ ، سیمان یا دانه‌ها وارد اتمسفر شوند.

دود

دود از ذرات ریز جامد از احتراق ناقص ذرات آلی نظیر زغال سنگ ، چوب یا تنباکو که عمدتا از کربن و سایر مواد قابل احتراق تشکیل یافته‌اند، تشکیل می‌شود.

دود غلیظ

دود غلیظ از ذرات جامد ریز از مایع شدن بخارات مواد جامد تشکیل می‌شود. دود غلیظ ممکن است در اثر تصعید ، تقطیر ، تکلیس شدن یا فرآیندهای ذوب فلزات بوجود آید.

دود ناشی از خاکستر

دود ناشی از خاکستر از ذرات غیر قابل احتراق ریزی که در گازهای حاصل از احتراق زغال سنگ بوجود می‌آید تشکیل یافته است.

غبار مه آلود

غبار مه آلود از ذرات مایع یا قطرات تشکیل شده در اثر مایع شدن بخار ، پراکندگی یک مایع یا انجام یک واکنش شیمیایی بوجود می‌آید.
ذرات آلی موجود در اتمسفر: فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها

معروفترین ذرات معدنی موجود در اتمسفر: نیتراتها ، سولفاتها و فلزات آهن ، سرب ، منگنز ، روی و وانادیم

      منابع تولید ذرات

ذرات ممکن است گرد گیاهان ، هاگها ، باکتریها ، ویروسها ، تک یاخته‌ایها ، قارچها و بقایای زنگ زدگی و غبار ناشی از فعالیتهای آتشفشانی و یا مواد مضر به سلامت انسانها (دود ناشی از خاکستر ، دود ، دوده‌ها ، اکسیدهای فلزی و نمکها ، فلزات روغنی یا قیری ، قطرات اسیدی ، سیلیکاتها و سایر غبارهای معدنی و دودهای غلیظ فلزی) باشند.

استانداردها و کنترل ذرات

اگر چه کنترل ذرات در محل تولید آنها یا به کمک رقیق سازی انجام پذیر است، اما این اصل که رقیق کردن راه حل مشکل آلودگی است، دارای کاربرد نیست و نمی‌توان از آن به عنوان یک روش کنترل کننده مفید نام برد. تنها روش قابل قبول کنترل در محل تولید کننده آلودگی و متکی به اصول ته‌نشین سازی ، سانتریفوژ ، فشرده نمودن ، فیلتراسیون بارهای الکتریکی می‌باشند

 مسأله آلودگی یکی از مهمترین و حادترین مسائل ناشی از تمدن انسانی در جهان امروز به شمار می رود چرا که از اعماق چند هزار متری زمین گرفته تا معادن ، آبهای تحت الارضی، بیوسفر، تروپوسفر و حتی در داخل هواپیماهای بلند پرواز و جو خارجی زمین، چرخه و سیستم حیات را مورد تهدیدقرارداده است .مولکول آلاینده ای که امروز از کارخانه یا منبع آلوده کننده دیگری مثلاَ در اروپا، وارد محیط می شود اگر تجزیه نشود یا تغییر شکل ندهد احتمالاَ بعد از چندی می تواند در ریه انسانهایی که در قلب جنگلهای آفریقا یا دشتهای وسیع آسیا زندگی می کنند وارد شود .

تعریف آلودگی محیط زیست :

آلودگی برای افراد مختلف مفهوم و معنی متفاوتی دارد . مردم معمولی ممکن است تحریک چشم ناشی از یک گاز یا آب آلوده را آلودگی به حساب آورند . برای کشاورزی که یک عامل به گیاهان یا حیواناتش آسیب می رساند آلودگی محسوب می شود اما هر گاه بخواهیم تعریف جامع و کلی برای آلودگی محیط زیست در نظر بگیریم چنین می توان گفت که آلودگی محیط عبارت است از «وجود یک یا چند ماده آلوده کنند در محیط زیست به مقدار و مدتی که کیفیت یا چرخه طبیعی را بطوری که مضر به حال انسان یا حیوان، گیاه و یا اثار و ابنیه باشد تغییر دهد . به بیان ساده تر هر گاه ماده یا موادی بیگانه با غلظتی خاص وارد عناصر محیطی شوند و تعادل طبیعی آنها را بر هم بزنند صحبت از آلودگی می شود.

سه عامل مهم در طبیعت وجود دارد که می تواند آثارمخربی روی محیط زیست ایجاد کند :

1- آلودگی هوا

2- آلودگی آب

3- آلودگی خاک

منابع آلودگی هوا

بطور کلی منابع الوده کننده هوا عبارتند از منابع طبیعی و منابع غیرطبیعی یا مصنوعی با توجه به تأثیرات مثبت فعل و انفعالات عناصر طبیعی در دراز مدت مانند طوفانها – گرد و غبار صحراها – دود و خاکسترهای آتش سوزی های جنگلی ، املاح موجود در جو، فعالیتهای آشتفشانی ، شهاب های آسمانی و منابع گیاهی و حیوانی ، بعضی عقیده دارند که در کوتاه مدت ، اینگونه منابع در اثر بر هم زدن تعادل ظاهری در محیط زیست ، موجب آلودگی می شوند . بدان جهت اینگونه فعل و انفعالات طبیعی را در گروه آلاینده های طبیعی قرار می دهند .منابع غیرطبیعی یا مصنوعی ، بر عکس به دست انسان بوجود آمده و آلودگیهای ناشی از آن حاصل فعالیتهای آدمی است . از جمله وسایل نقلیه – صنایع – منابع تجاری و خانگی و … 
مطالعات و اندازه گیریهای انجام یافته بر روی غلظت آلاینده ها در نقاط مختلف شهرهای پرترافیک نشان داده است که در خیلی از موارد هوایی که تنفس می کنیم از نقطه نظر مونواکسید کربن و هیدروکربوهای نسوخته به مراتب از حد مجاز آلوده تر است . اگرچه صنعت و تکنولوژی ، عامل رشد اقتصادی کشورها هستند ولی آلودگی هوا نیز ره آورد آنهاست. یعنی اگر توجه نکنیم به همان اندازه که پیشرفت و تولید خوش ایند به نظر میاید تبعات منفی هم دارد واز اثر تولید بی رویه »واد آلوده کننده ذیل بوجود میاید. که عبارتند از مونواکسید کربن – اکسیدهای گوگرد – اکسیدهای ازت – اکسید کننده های فتوشیمیایی – هیدروکربورها – ذرات معلق در هوا و مواد رادیو اکتیو .

مونوکسیدکربن

گازی است بی رنگ، بی بو و بی مزه که قسمت اعظم آن از احتراق ناقص مواد کربن دار ایجاد می شود . منبع اصلی تولید مونواکسید در شهرها، وسایط نقلیه موتوری است . البته فعالیتهای صنعتی و احتراق ناقص سوخت در تأسیسات تجاری و دستگاههای حرارتی و سوختن زباله نیز در تولید این گاز سهیم هستند ولی میزان تولید این گاز از طریق این منابع در درجات بعدی اهمیت قرار دارد .شاید در شهر ما مسائل چون تولید کم باشد واما نسبت خالی بودن دشت ها از ساحه سبز تولید کمی این مواد برای تخریب محیط زیست کافیست. 

هیدروکربورها

تولید ذخیره و پخش مواد نفتی سوزاندن ضایعات و زغال چوب و همچنین تبخیر و احتراق ناقص سوختها در موتور وسایط نقلیه – همگی از عوامل موثر پخش هیدروکربورها در هوا می باشند معادن زغال سنگ ، گاز طبیعی و نواحی نفت خیز نیز مقادیری از این گاز را در هوا پخش می کنند وما در اینده شاهد کشف معادن در محیط وسر زمین خود هستیم وباید از همین حال متوجه عواقب آن نیز باشیم که منافع وضرر را طور درست محاسبه وترازوئی کنیم. 

ذرات معلق درهوا

ذرات از منابع مختلف وارد هوا می شوند که احتراق مواد سوختی، ذوب فلزات ، کارخانجات مواد کیمیائی ، عملیات خرد کردن و ساییدن و کارخانجات تولید مصالح ساختمانی از آنجمله اند . 
تأثیرات: مطالعات زیست محیطی نشان داده اند که ذرات معلق هوا در انتقال و ورود بسیاری از گازهای آلوده کننده به قسمتهای مختلف دستگاه تنفس نقش عمده ای دارند زیرا نفوذ آنها در مجاری تنفسی به تنهایی و بدون کمک ذرات امکان پذیر نیست . ضمناَ از اثرات نامطلوب ذرات و گرد و غبار در هوا، کاهش میدان دید قابل بررسی است که بروز مشکلاتی در حمل و نقل زمینی از آنجمله اند .

موادرادیواکتیو

بعد از جنگ جهانی دوم، استخراج کانه های مواد رادیو اکتیو طبیعی ، انفجارهای اتمی ، راکتورهای جدید و صنعت انرژی اتمی ، مصرف مواد رادیو اکتبو در کشاورزی. صنعت ، طب و سایر امور سبب آلودگی هوا با مواد رادیو اکتیو گردیده است . استرنسیوم ، سزیوم ، ید