خلية وقود هيدريد معدني

خلايا وقود هيدريد المعادن هي فئة فرعية من خلايا الوقود القلوية ، وقد خضعت للبحث والتطوير ، ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} كما تم توسيع نطاق استخدامها بنجاح في أنظمة التشغيل. ^{[ 6 ] [ 7 ]} ومن أبرز سماتها قدرتها على الارتباط الكيميائي وتخزين الهيدروجين داخل خلية الوقود نفسها.

أظهرت خلايا الوقود المعدنية الهيدريدية الخصائص التالية: ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

• إمكانية إعادة شحنها بالطاقة الكهربائية (على غرار بطاريات NiMH )
• يعمل في درجات حرارة منخفضة (تصل إلى -20  درجة مئوية)
• خصائص "البدء البارد" السريع
• القدرة على العمل لفترات زمنية محدودة دون مصدر وقود هيدروجيني خارجي ، مما يتيح "التبديل السريع" لعبوات الوقود

تمت زيادة مساحة الأقطاب الكهربائية  الفعالة في خلايا وقود هيدريد المعادن من 60 سم² إلى 250 سم² ^، مما أتاح إمكانية رفع قدرة الأنظمة إلى 500 واط. ^{[ 11 ]} كما أتاحت هذه الزيادة في مساحة الأقطاب الكهربائية تطوير مجموعات خلايا وقود ذات قدرة أعلى، تبلغ قدرة كل منها 1500 واط. ^{[ 6 ] وقد} حققت خلايا وقود هيدريد المعادن كثافة تيار تبلغ 250 مللي أمبير/سم² ^. [ ^{12 ] ولاختبار} المتانة، تم تشغيل مجموعات خلايا الوقود بنجاح لأكثر من 7000 ساعة. ^{[ 12 ]} 

خلال المراحل الأولى من تطوير المنتج، انصبّ التركيز على خلايا الوقود المفردة ومجموعات خلايا الوقود المكونة من عدة خلايا. وشملت التطبيقات المستهدفة توفير طاقة احتياطية حيوية للتطبيقات العسكرية والتجارية. ^{[ 13 ]} تمثلت المرحلة التالية في تصميم وبناء أنظمة خلايا وقود متكاملة قابلة للاستخدام خارج المختبر. دُمجت أنظمة تجريبية أولية بقدرة 50 واط، كانت تُستخدم في المختبر، في أنظمة محمولة بقدرة 50 واط، تتميز بتغليف وواجهات أكثر متانة. ^{[ 12 ]} أتاحت التطورات الإضافية في كل من مجموعة خلايا الوقود وتكامل النظام تشغيل نظام بقدرة 1.0  كيلوواط، مزود بعاكس ووحدة تخزين هيدروجين مدمجة باستخدام حاويات تخزين هيدريد معدني، وعرضه للجمهور. ^{[ 6 ] [ 14 ]} كما جرى تطوير أنظمة خلايا وقود الهيدريد المعدني لتلبية احتياجات الطاقة الميدانية للجنود، مما أسفر عن نظام أولي يلبي متطلبات النشر. ^{[ 15 ]} بالتوازي مع تطوير المنتج، كان هناك تركيز أيضًا على تطوير قدرات التصنيع والاختبار. ^{[ 16 ]} تم دمج أنظمة خلايا وقود هيدريد المعادن في أنظمة الشبكات الصغيرة في القواعد العسكرية لأغراض الاختبار والتقييم. ^{[ 17 ]} على الرغم من التحديات، ^{[ 18 ]} لا يزال الجيش مهتمًا بخلايا الوقود لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الطائرات بدون طيار ، والمركبات تحت الماء ذاتية القيادة ، والشاحنات الخفيفة ، والحافلات ، وأنظمة التكنولوجيا القابلة للارتداء . ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} ويستمر تطوير أنظمة خلايا وقود هيدريد المعادن للتطبيقات العسكرية، مع توليد الهيدروجين على متنها وخلايا وقود تصل قدرتها إلى 5.0  كيلوواط. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

• مسرد مصطلحات خلايا الوقود
• تقنيات الهيدروجين

• رابطة خلايا الوقود وطاقة الهيدروجين
• وزارة الطاقة الأمريكية: مكتب تقنيات الهيدروجين وخلايا الوقود
• ندوة خلايا الوقود ومعرض الطاقة