- إنضم
- 4 أبريل 2012
- المشاركات
- 418
- التفاعل
http://defense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.comdefense-arab.com/rounded_corner.php?src=admin/news/uploads/1349707329-sdarabiaReady_rtpitpi.jpg&radius=8&imagetype=jpeg&backcolor=ffffff
تعتبر إعادة تزويد سفن القوات البحرية بالوقود في البحر حالياً محاولة باهظة الكلفة على مستوى اللوجستيات والوقت والقيود المالية والتهديدات في ما يخص الأمن القومي والبحارة في البحر.
وخلال السنة المالية 2011، سلمت قيادة النقل البحري العسكري التابعة للبحرية الأميركية وهي المزود الرئيسي بالوقود والنفط لأسطول البحرية الأميركية، حوالي 600 مليون غالون وقود لأسطول البحرية الأميركي، باستخدام 15 ناقلة نفط حول العالم.
تجاه ذلك، يطور العلماء في مختبر الأبحاث البحرية الأميركي طريقة لاستخراج ثاني أكسيد الكربون (CO2) وإنتاج غاز الهيدروجين (H2) من مياه البحر، محولين بالتالي ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين بالتحفيز إلى وقود للطائرات عبر عملية غاز- إلى- سوائل.
"إنّ النتيجة المحتملة هي القدرة على إنتاج مخزون وقود JP-5 في البحر، مما يؤدي إلى تقليص سلسلة الدعم اللوجستي من ناحية اللازمة لنقل الوقود، وبدون أية أعباء بيئية، وذلك مع زيادة أمن واستقلالية الطاقة الخاصة بالبحرية الأميركية،" حسبما أعلنت الباحثة الكيميائية د. هيذر ويلوير.
لقد طوّر مكتب البحوث الأميركي بنجاح وبرهن التقنيات لاستخراج ثاني أكسيد الكربون، وإنتاج غاز الهيدروجين (H2) من مياه البحر باستخدام خلية تحميض إلكتروكيميائية، وتحويل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربون (وهو عبارة عن مركّبات عضوية مؤلفة من الهيدروجين والكربون) ويمكن استخدامه لإنتاج وقود طائرات.
وأضافت ويلوير:"إنّ تخفيض نسبة ثاني أكسيد الكربون وتفاعله مع الهيدروجين لتشكيل الهيدروكربون يتم باستخدام حفاز كيميائي مشابه يشبه بعمله عملية تخفيض فيشر – تروپش وهدرجة أول أكسيد الكربون. فمن خلال تعديل تركيبة السطح حفّازات الحديد في المفاعلات ثابتة، استطاع مختبر الأبحاث البحرية تحسين فعالية تحويل ثاني أكسيد الكربون بنسبة 60 بالمائة."
مصدر قابل للتجدد
يشكل ثاني أكسيد الكربون مصدراً وافراً للكربون متواجداً في الهواء ومياه البحر، مع نسبة تركّز قدرها 140 بالمائة في البحر أكثر من الهواء. وهناك نسبة اثنين إلى ثلاثة بالمائة من ثاني أكسيد الكربون متشتتة في مياه البحر على شكل حمض كربوني، وواحد بالمائة كربونات، والنسبة الباقية من 96 إلى 97 بالمائة تعتبر جزئاً من تكوين البيكربونات.
وفي حال تم تطوير العمليات للاستفادة من التركيز الأكبر لكتلة الكربون بالنسبة للوزن، مع كون ذلك مرتبط بحفّازات أكثر فعالية لإجراء التحفيز غير المتجانس لثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، يمكن التوصل بالتالي إلى عملية حيوية لاستخراج الوقود الاصطناعي من البحر. وقالت ويلوير :"يمكن لسلاح البحرية الأميركي من خلال هذه العملية أن يتفادى العثرات الكامنة وراء شراء الوقود من مصادر أجنبية والمحافظة على خطوط التموين الطويلة."
لقد حقق مكتب الأبحاث البحرية تحسينات مهمة في مجال تطوير تقنيات التقاط الكربون في المختبر. ففي صيف عام 2009، تم تعديل خلية ثاني أكسيد الكلور المعروفة وخلية أخرى مزالة الأيونات بالكهرباء لتعمل كخلايا تحميض إلكتروكيميائية. وعبر استخدام الخلايا الجديدة تم استخراج ثاني أكسيد الكربون المذاب والموثوق من مياه البحر، عبر إعادة توازن الكربونات والبيكربونات وتحويلها إلى غاز ثاني أكسيد الكربون، ضمن درجة حموضة في مياه البحر اقل من 6.0، وبالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، أنتجت الخلايا غاز الهيدروجين على الكاثود كمنتج جانبي.
وقد قيّمت هذه الدراسات المكتملة تأثير تصميم خلية التحميض، وتركيبة مياه البحر، ومعدّل التدفق، ومستويات الحموضة الحالية في مياه البحر. تم استخدام المعطيات لتحديد قابلية تنفيذ هذه المقاربة في ما يتعلق باستخراج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال من مياه البحر. وقد نجح مختبر الأبحاث البحرية بالاستناد إلى دراسات الجدوى بالتوصل إلى تكنولوجيا جمع الكربون ودمجه ضمن منصة جمع مستقلة لمعالجة أكبر حجم ممكن من مياه البحر، وتقييم تصميم النظام بالكامل وفعالياته.
ويعتبر المكوّن الأهم لمنصة جمع الكربون هو خلية تحميض إلكتروكيميائي ثلاثية الغرف. تستخدم هذه الخلية كميات صغيرة من الكهرباء لتبادل أيونات الهيدروجين التي يتم إنتاجها على الأنود باستخدام أيونات الصوديوم الموجودة في مجرى مياه البحر. وعليه فإنّ عملية تحميض مياه البحر تكون قد تمّت.
أمّا على مستوى الكاثود، فيتم تحويل المياه إلى غاز هيدروجين وإنتاج هيدروكسيد الصوديوم (NaOH). وهكذا يعاد دمج هذا الخليط الأساسي مع مياه البحر المحمّضة لإعادة مياه البحر إلى درجة الحموضة التي كانت عليها قبلاً، بدون إضافة مواد كيميائية. في الواقع، يشير البحث الحالي والمستمر في عملية جمع الكربون إلى قدرة الإنتاج الفعالة المستمرة لغاز الهيدروجين واستخدراج ما يصل إلى 92 بالمئة تقريباً من ثاني أكسيد الكربون من مياه البحر.
لقد تم اختبار منصة جمع الكربون، الموجودة في مركز منشأة هندسة وعلوم التأكسد التابع لمختبر الأبحاث البحرية والموجود في كي ويست في ولاية فلوريدا، وذلك باستخدام مياه البحر من خليج المكسيك لمحاكاة الظروف التي ستتم مواجهتها في عملية جمع ثاني أكسيد الكربون من مياه البحر وإنتاج غاز الهيدروجين في محيط مفتوح. يشار إلى أنّ مختبر الأبحاث البحرية يعمل حالياً على عملية التحسين والتعزيز. وعندما ستنتهي هذه العمليات، تتوقع الدراسات الأولية أنّ كلفة عملية إنتاج وقود الطائرات المستخرج من مياه البحر ستتراوح بين 3 و6 دولار للغالون الواحد.
المعادلة الكيميائية: ثاني أكسيد الكربون + غاز الهيدروجين = وقود للطائرات
وقد طوّر مختبر الأبحاث البحرية عملية من خطوتين في المختبر لتحويل ثاني أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين الذي يتم جمعه من مياه البحر إلى هيدروكربون سائل. خلال المرحلة الأولى، جرى تطوير حفاز مرتكز على الحديد وقادر على تحقيق مستويات تحويل ثاني أكسيد الكربون لتبلغ 60 بالمائة، وتخفيض إنتاج الميثان غير المرغوب فيه من 97 بالمائة وحتى 25 بالمائة لصالح سلسلة هيدروكربون أطول غير مشبعة (أولفين).
وخلال المرحلة الثانية، سيصار إلى بلمرة الأولفينات وتحويلها إلى سائل يتضمن جزيئات الهيدروجين وعدد كربون يتراوح بين 9 و16 (C9-C16) ملائم لتحويله إلى وقود للطائرات عبر معادلة تتضمن حافز عامل بالنيكل.
تجاه ذلك، يطور العلماء في مختبر الأبحاث البحرية الأميركي طريقة لاستخراج ثاني أكسيد الكربون (CO2) وإنتاج غاز الهيدروجين (H2) من مياه البحر، محولين بالتالي ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين بالتحفيز إلى وقود للطائرات عبر عملية غاز- إلى- سوائل.
"إنّ النتيجة المحتملة هي القدرة على إنتاج مخزون وقود JP-5 في البحر، مما يؤدي إلى تقليص سلسلة الدعم اللوجستي من ناحية اللازمة لنقل الوقود، وبدون أية أعباء بيئية، وذلك مع زيادة أمن واستقلالية الطاقة الخاصة بالبحرية الأميركية،" حسبما أعلنت الباحثة الكيميائية د. هيذر ويلوير.
لقد طوّر مكتب البحوث الأميركي بنجاح وبرهن التقنيات لاستخراج ثاني أكسيد الكربون، وإنتاج غاز الهيدروجين (H2) من مياه البحر باستخدام خلية تحميض إلكتروكيميائية، وتحويل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربون (وهو عبارة عن مركّبات عضوية مؤلفة من الهيدروجين والكربون) ويمكن استخدامه لإنتاج وقود طائرات.
وأضافت ويلوير:"إنّ تخفيض نسبة ثاني أكسيد الكربون وتفاعله مع الهيدروجين لتشكيل الهيدروكربون يتم باستخدام حفاز كيميائي مشابه يشبه بعمله عملية تخفيض فيشر – تروپش وهدرجة أول أكسيد الكربون. فمن خلال تعديل تركيبة السطح حفّازات الحديد في المفاعلات ثابتة، استطاع مختبر الأبحاث البحرية تحسين فعالية تحويل ثاني أكسيد الكربون بنسبة 60 بالمائة."
مصدر قابل للتجدد
يشكل ثاني أكسيد الكربون مصدراً وافراً للكربون متواجداً في الهواء ومياه البحر، مع نسبة تركّز قدرها 140 بالمائة في البحر أكثر من الهواء. وهناك نسبة اثنين إلى ثلاثة بالمائة من ثاني أكسيد الكربون متشتتة في مياه البحر على شكل حمض كربوني، وواحد بالمائة كربونات، والنسبة الباقية من 96 إلى 97 بالمائة تعتبر جزئاً من تكوين البيكربونات.
وفي حال تم تطوير العمليات للاستفادة من التركيز الأكبر لكتلة الكربون بالنسبة للوزن، مع كون ذلك مرتبط بحفّازات أكثر فعالية لإجراء التحفيز غير المتجانس لثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، يمكن التوصل بالتالي إلى عملية حيوية لاستخراج الوقود الاصطناعي من البحر. وقالت ويلوير :"يمكن لسلاح البحرية الأميركي من خلال هذه العملية أن يتفادى العثرات الكامنة وراء شراء الوقود من مصادر أجنبية والمحافظة على خطوط التموين الطويلة."
لقد حقق مكتب الأبحاث البحرية تحسينات مهمة في مجال تطوير تقنيات التقاط الكربون في المختبر. ففي صيف عام 2009، تم تعديل خلية ثاني أكسيد الكلور المعروفة وخلية أخرى مزالة الأيونات بالكهرباء لتعمل كخلايا تحميض إلكتروكيميائية. وعبر استخدام الخلايا الجديدة تم استخراج ثاني أكسيد الكربون المذاب والموثوق من مياه البحر، عبر إعادة توازن الكربونات والبيكربونات وتحويلها إلى غاز ثاني أكسيد الكربون، ضمن درجة حموضة في مياه البحر اقل من 6.0، وبالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، أنتجت الخلايا غاز الهيدروجين على الكاثود كمنتج جانبي.
وقد قيّمت هذه الدراسات المكتملة تأثير تصميم خلية التحميض، وتركيبة مياه البحر، ومعدّل التدفق، ومستويات الحموضة الحالية في مياه البحر. تم استخدام المعطيات لتحديد قابلية تنفيذ هذه المقاربة في ما يتعلق باستخراج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال من مياه البحر. وقد نجح مختبر الأبحاث البحرية بالاستناد إلى دراسات الجدوى بالتوصل إلى تكنولوجيا جمع الكربون ودمجه ضمن منصة جمع مستقلة لمعالجة أكبر حجم ممكن من مياه البحر، وتقييم تصميم النظام بالكامل وفعالياته.
ويعتبر المكوّن الأهم لمنصة جمع الكربون هو خلية تحميض إلكتروكيميائي ثلاثية الغرف. تستخدم هذه الخلية كميات صغيرة من الكهرباء لتبادل أيونات الهيدروجين التي يتم إنتاجها على الأنود باستخدام أيونات الصوديوم الموجودة في مجرى مياه البحر. وعليه فإنّ عملية تحميض مياه البحر تكون قد تمّت.
أمّا على مستوى الكاثود، فيتم تحويل المياه إلى غاز هيدروجين وإنتاج هيدروكسيد الصوديوم (NaOH). وهكذا يعاد دمج هذا الخليط الأساسي مع مياه البحر المحمّضة لإعادة مياه البحر إلى درجة الحموضة التي كانت عليها قبلاً، بدون إضافة مواد كيميائية. في الواقع، يشير البحث الحالي والمستمر في عملية جمع الكربون إلى قدرة الإنتاج الفعالة المستمرة لغاز الهيدروجين واستخدراج ما يصل إلى 92 بالمئة تقريباً من ثاني أكسيد الكربون من مياه البحر.
لقد تم اختبار منصة جمع الكربون، الموجودة في مركز منشأة هندسة وعلوم التأكسد التابع لمختبر الأبحاث البحرية والموجود في كي ويست في ولاية فلوريدا، وذلك باستخدام مياه البحر من خليج المكسيك لمحاكاة الظروف التي ستتم مواجهتها في عملية جمع ثاني أكسيد الكربون من مياه البحر وإنتاج غاز الهيدروجين في محيط مفتوح. يشار إلى أنّ مختبر الأبحاث البحرية يعمل حالياً على عملية التحسين والتعزيز. وعندما ستنتهي هذه العمليات، تتوقع الدراسات الأولية أنّ كلفة عملية إنتاج وقود الطائرات المستخرج من مياه البحر ستتراوح بين 3 و6 دولار للغالون الواحد.
المعادلة الكيميائية: ثاني أكسيد الكربون + غاز الهيدروجين = وقود للطائرات
وقد طوّر مختبر الأبحاث البحرية عملية من خطوتين في المختبر لتحويل ثاني أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين الذي يتم جمعه من مياه البحر إلى هيدروكربون سائل. خلال المرحلة الأولى، جرى تطوير حفاز مرتكز على الحديد وقادر على تحقيق مستويات تحويل ثاني أكسيد الكربون لتبلغ 60 بالمائة، وتخفيض إنتاج الميثان غير المرغوب فيه من 97 بالمائة وحتى 25 بالمائة لصالح سلسلة هيدروكربون أطول غير مشبعة (أولفين).
وخلال المرحلة الثانية، سيصار إلى بلمرة الأولفينات وتحويلها إلى سائل يتضمن جزيئات الهيدروجين وعدد كربون يتراوح بين 9 و16 (C9-C16) ملائم لتحويله إلى وقود للطائرات عبر معادلة تتضمن حافز عامل بالنيكل.
