سوخت­هاي جايگزين

يكي از نيازهاي اساسي زندگي ،  در اختيار داشتن ذخايركافي از انواع انرژي است. به همين دليل با افزايش جمعيت و رشد صنعت مخصوصاً در چند سال اخير. استفاده‌ي بيش از اندازه از منابع توليد انرژي باعث كاهش ذخاير سوختي شده است در حال حاضر ، دو منبع اصلي توليد انرژي ، سوختهاي فسيلي و شكافت هسته‌اي است. از آنجاييكه ذخيره‌ي نفت و گاز طبيعي در حال تمام شدن است ، پژوهشهاي بسياري براي تبديل زغال سنگ به سوخت بهتر ( در شكل گازي آن) در جريان است.

     مقدمه

     يكي از نيازهاي اساسي زندگي ، در اختيار داشتن ذخايركافي از انواع انرژي است. به همين دليل با افزايش جمعيت و رشد صنعت مخصوصاً در چند سال اخير. استفاده‌ي بيش از اندازه از منابع توليد انرژي باعث كاهش ذخاير سوختي شده است در حال حاضر ، دو منبع اصلي توليد انرژي ، سوختهاي فسيلي و شكافت هسته‌اي است. از آنجاييكه ذخيره‌ي نفت و گاز طبيعي در حال تمام شدن است ، پژوهشهاي بسياري براي تبديل زغال سنگ به سوخت بهتر ( در شكل گازي آن) در جريان است.
.     استفاده بيش از اندازه‌ي سوختهاي فسيلي مشكلات زيستي فراواني در پي دارد.
.بايد به دنبال سوختي ديگر بود كه بتواند جايگزين آنها شود و نيز از بين ديگر سوخت‌ها آلودگي كمتري ايجاد كند

متانول Methanol
متانول چيست ؟    مايعي بي رنگ با بوي مخصوص و سمي است ،دماي جوش C o5/64 دارد. از تركيب كردن هيدروژن با Co يا با 2CO در فشار 250-50 اتمسفر و دماي oC400-250 بر روي يك كاتاليزور ساخته مي‌شود. از اكسايش جزئي هيدروكربن‌ها نيز مقداري متانول پديد مي‌آيد. با هوا ، در مجاورت نيكل يا پلاتين ، به متانول تبديل مي‌شود. براي بسياري از تركيبات آلي و نمكهاي معدني ، حلال مناسبي است. در ساخت متانول (45%) متانوئيك اسيد (10%) متيل كلريد (5%) متيل ترشدي – بوتيل اتر (5%) و بسياري ديگر از تركيبات آلي به كار مي رود.
    متانول تقريباً به عنوان الكل چوب شناخته مي‌شود. آن به عنوان يك سوخت جايگزين و يك سوخت غير قابل تغيير در وسايل نقليه است كه عمل مي‌كند در E85 (مخلوطي از 855 متانول و 15% ) اما براي استفاده مهم نيست زيرا سازندگان اتومبيل هيچ وسيله نقليه با قدرت متانول فراهم نكردند و نساختند امروزه از گازهاي طبيعي توليد شده و همچنين از گياهان با 60% كارآيي انرژي كل توليد مي‌شود. بيشتر گياهان مايع غذايي كه دي‌اكسيدكربن را از جو مي‌گيرد ، فراهم مي‌كنند و به طور ديگر در اتمسفر رها مي‌كنند. متانول (CH3OH) يك سوخت الكلي است. امروزه قسمت عمده متانول در جهان طي فرآيندي با استفاده از گاز طبيعي به عنوان يك ذخيره تأمين مواد توليد مي‌شود.
.     با اين وجود براي كاهش واردات نفتي به قابليت توليد متانول از ذخاير غير نفتي مانند زغال‌سنگ يا ديگر مواد آلي (بيوماس) توجه زيادي مي‌شود. اخيراً M-85 ،‌به عنوان سوخت جايگزين متانول مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در آينده امكان استفاده از متانول خالص يا M-100 نيز وجود دارد. همچنين متانول قابل تبديل به يك اتر ، MTBE، است كه براي افزايش اكتان و ايجاد بنزين اكسيژن‌دار ، با بنزين تركيب مي‌شود.
.     ويژگي‌هاي شيميايي :‌اتانول و متانول به عنوان سوختهاي موتوري ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي مشابهي دارند. متانول ، گاز متاني است كه در آن يك راديكال هيدروكسيل (OH) جايگزين يك مولكول هيدروژن شده است. متانول چگونه ساخته مي‌شود ؟
.     عموماً متانول از بازسازي بخار گاز طبيعي براي ايجاد يك گاز مصنوعي توليد مي‌شود كه اين گاز پس از وارد شدن در يك ظرف واكنش‌گر با حضور يك كاتاليزور ،‌متانول و بخار آب توليد مي‌كند. اگر چه به غير از گاز طبيعي از مواد اوليه ديگري نيز استفاده مي‌شود اما امروزه از لحاظ اقتصادي استفاده از گاز طبيعي مقرون به صرفه است. با اينكه از مقدار از اين گاز مصنوعي – كه تركيبي از منوكسيدكربن(CO) و هيدروژن است – براي ساخت متانول استفاده مي‌شود ، اما قسمت عمده اين گاز صرف توليد آمونياك مي‌گردد. در نتيجه اكثر دستگاههاي توليد متانول در مجاورت دستگاههاي توليد آمونياك و يا قسمتي از آنهاست. براي توليد متانول گاز مصنوعي تحت فشار و دماي زياد وارد يك ظرف واكنش‌گر ديگر مي‌شود و در آنجا Co و هيدروژن در حضور يك كاتاليزور با هم تركيب مي‌شوند. در آخر نيز ، محصول واكنشي براي تصفيه و جداسازي متانول از پساب واكنش‌گر تقطير مي‌گردد.
.     متانول مي تواند از منابع قابل تجديد شامل كربن و ، ضايعات چوب و آشتعال ساخته شود. منابع قابل تجديد هيدروژن مي‌تواند تبديل متانول ه دي‌اكسيد كربن باشد. هم چنين مي‌تواند از اتمسفر استخراج شود. متانول داراي مزاياي زيادي است.– سلولهاي سوخت متانول بزرگترين عامل در كاهش انتشار دي‌اكسيدكربن در وسايل نقليه است و و اقعاً دود و ذرات آلوده را دفع مي‌كند.
.     
روشي جديد براي تهيه متانول
.     پژوهشگران موفق شدند تبديل منوكسيدكربن و هيدروژن به متانول را از 10% كه در روشهاي متداول بدست مي‌آيد به حدود 5% در يك مرحله برسانند. اين موفقيت مرهون استفاده از كاتاليزگرهاي جديدي است كه از يك كند فلز قليايي و اكسيدهاي كروم و تشكيل شده اند. سنتز در دماي oC300-200 و فشار كمتر از atm50 صورت مي‌گيرد ، در حاليكه براي روش متداول دماي oC350-400 و فشاري بيشتر از atm300 لازم است براي اخت كاتاليزگر ، مخلوط در يك آسياب توپي خرد مي‌شود تا ساختار آن بي‌شكل شود و ضمناً بهره با استفاده از ذرات بسيار ريز افزايش يابد. متانول همچنين علاوه بر سوخت در موتورهاي احتراق داخلي ، مي‌تواند در خودروهاي پيل سوختي نيز به كار رود.
.     متانول به دو صورت به كارمى رود: M85 مخلوطي از 85 درصد متانول و 15 درصد بنزين است و M100 به صورت 100 درصد خالص از متانول است كه M85 در خودروهاي سبك و M100 در خودروهاي سنگين مانند تراكتورها و اتوبوسها كاربرد دارد. استفاده از M100 در خودروهاي پيل سوختي نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
سري P
سري پي چيست؟
.     سري P يك سوخت جديد است كه اكنون جزء سوختهاي جايگزين طبقه‌بندي مي‌شود. تركيبات خالص متيل تترافوران ، اتانول وهيدروكربنها سوختهاي سري P خوانده مي‌شوند.
.     سوختهاي سري P تركيباتي از اتانول ، متيل تتراهيدروفوران (MTHF) و پنتان مثبت است كه براي برطرف كردن اشكال دير روشن خودرو در هواي سرد بوتان نيز به آن اضافه شده است. انتظار مي‌رود كه هم اتانول و هم MTHF از منابع قابل تجديد مانند اضافات سلولزي ويوماس كه از كاغذهاي باطله ، ضايعات كشاورزي و اضافات چوبهاي صنعتي و شهري بدست مي‌آيند ، حاصل شوند
سري پي چگونه ساخته مي‌شود؟
براي توليد سوختهاي سري P ، اتانول و MTHF طي يك فرآيند تركيبي توليد مي‌شوند.

پروپان (C3H8 , CH3CH2CH3 , Propane)
پروپان چيست ؟
.     گاز نفتي مايع (LPG) عمدتاً شامل پروپان ، پروپيلن ، بوتان و بوتيلن در تركيبات مختلف است. تركيب اصلي براي تمامي سوختها در بعضى كشور ها ، پروپان است. پروپان به عنوان محصول فرعي فرآوري گاز طبيعي حاصل از نفت و تصفيه نفت توليد مي‌شود. به علاوه از كاهش پروپن نيز به دست مي‌آيد. اجزاي تشكيل دهنده LPG گازهايي در فشار و دماي طبيعي اند.
.     ويژگيهاي شيميايي : LPG مانند گاز طبيعي و برخلاف بنزين ، يك تركيب ساده هيدروكربن‌ها ، عمدتاً پروپان / پروپيلن (C3S) و بوتان / بوتيلن (C4S) است.
پروپان چگونه ساخته مي‌شود؟
.     LPG ، محصول فرعي دو منبع است : فرآوري گاز طبيعي و پالايش نفت خام.
.     زمانيكه گاز طبيعي توليد شد ، حاوي متان و ديگر هيدروكربنهاي سبك است كه در يك دستگاه فرآوري گاز از يكديگر جدا مي‌شوند. از آنجا كه پروپان در 44- درجه فارنهايت و اتاق در 127- درجه فارنهايت به جوش مي‌آيد ، جداسازي از متان توأماً با افزايش فشار و كاهش دما انجام مي‌شود.
.     اجزاي مايع گاز طبيعي كه طي اين فرآوري به دست مي‌آيند عبارتند از : اتان ،‌پروپان و بوتان بهعلاوه هيدروكربن‌هاي سنگين‌تر.
.     همچنين پروپان و بوتان نيز به همراه ديگر گازها ، به عنوان محصولات فرعي طي پالايش نفت خام توليد مي‌شوند كه براي بدست آوردن تركيبات نفتي مطلوب‌تر ، ساختار مولكولي را دوباره مرتب كرده و يا مي‌شكنند.
الكتريسيته
الكتريسيته چيست ؟
.     مايكل فاراده دانشمند انگليسي ثابت كرد كه مي‌توان با استفاده از نيروي جاذبه‌ي آهنربايي الكتريسيته توليد كرد ، همانطور كه با استفاده از الكتريسيته مي‌توان نيروي جاذبه آهنربايي به وجود آورد. فاراده در سال 1831 ميلادي (1210 شمسي) ، نشان داد كه وقتي صفحه‌ي مسي دايره شكلي را نزديك قطعه‌اي آهنربا بچرخانيم و كاري كنيم كه اين چرخش مدتي ادامه پيدا كند ، در آن صفحه جريان الكتريسيته به وجود مي‌‌آيد.
.     اگر با استفاده از يك موتور بخار گردش صفحه‌ي مسي را به صورت مداوم در آوريم‌ ، تا هنگامي كه موتور بخار كار مي‌كند و صفحه‌ي مسي را در نزديك آهنربا مي‌چرخاند ، توليد الكتريسيته در صفحه‌ي مسي نيز همچنان ادامه خواهد داشت. اين الكتريسيته را مي‌توان از صفحه‌ي مسي به خارج انتقال داد.
.     اختراع ژنراتور الكتريكي و توليدالكتريسيته از اين راه ، در مقايسه با توليد الكتريسيته به وسيله باتري ، پيشرفت بسيار مهمي بود. براي توليد الكتريسيته به وسيله باتري لازم بود كه فلزهاي گران‌قيمتي مانند مس ، قلع و روي بر اثر واكنش‌هاي شيميايي به مصرف برسد. اما ژنراتور الكتريكي با سوخت زغال‌سنگ كه موتور بخار را به حركت در مي‌آورد ،‌كار مي‌كرد و توليد الكتريسيته از اين راه ارزان‌تر تمام مي‌شد.
.     در همان سال ، جوزف هنري به كشف ديگري موفق شد كه در حقيقت عكس اختراع فاراده بود. جوزف هنري نشان داد كه چگونه مي‌توان به كمك جريان الكتريسيته چرخي را به چرخش درآورد. هنري نخستين موتور الكتريكي را اختراع كرد.
.     موتور الكتريكي را مي‌توان در يك لحظه روشن يا خاموش كرد. اختراع موتور الكتريكي سبب شد كه بسياري از كارها بوسيله‌ي الكتريسيته انجام پذيرد.
.     علاوه بر اين توصيفات در مورد توليد الكتريسيته مي‌توان به توليد الكتريسيته توسط انرژي خورشيدي كه نيروي اوليه مي‌باشد اشاره كرد كه الكتريسيته حاصل از آن را در باتري اتومبيل‌ها ذخيره مي‌كنند.
.     الكتريسيته يك سوخت قابل حمل است كه از باتريهاي الكتريكي و از سوخت وسايل سلولي تهيه مي‌شود. باتريها مهمترين عامل تهيه الكتريسيته هستند كه در وسايل الكتريكي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. EV ( Electric Vchicle ) (EVها). اما سوخت سلولها به تحقيق و جستجو نياز دارد. باتريهاي EV داراي محدوديت در ظرفيت ذخيره هستند و بايد با گذاشتن اين وسايل در توپي برق دوباره شارژ شوند. سوختهاي سلولي حاصل تبديل مواد شيميايي به انرژي الكتريسيته هستند
.     الكتريسيته در ميان ديگر سوختهاي جايگزين از آن جهت منحصر به فرد است كه نيروي مكانيكي ، مستقيماً از نيروي الكتريسيته حاصل مي‌شود ، در حاليكه ديگر سوختهاي جايگزين از طريق احتراق ، انرژي شيميايي ذخيره شده را براي فراهم آوردن نيروي مكانيكي ، آزاد مي‌كنند نيروي محركه توسط يك موتور الكتريكي از الكتريسيته توليد مي‌شود. جريان الكتريسيته كه نيروي لازم را در اختيار وسيله نقليه مي‌گذارد ،‌عموماً توسط باري توليد مي‌شود اما فيول سل‌ها نيز مورد مطالعه و بررسي قرار مي گيرند. باتريها ابزارهاي ذخيره انرژي‌اند اما فيول سل‌ها بر خلاف باتريها ، انرژي شيميايي را به الكتريسيته تبديل مي‌كنند.
.     انواع گوناگون باتري براي استفاده در وسايل نقليه برقي مورد آزمايش قرار مي‌گيرند. برخي از تكنولوژيهايي كه مورد استفاده يا ارزيابي قرار مي‌گيرند ، عبارتند از : اسيد سرب ، نيكل – كاديوم ، نيكل – آهن ، نيكل – روي ، ‌نيكل – هيدريد فلز ، نيكل – سديم كلرايد ، برومين – روي ، سولفور – سديم ، ليتيم ، هوا – روي ، هوا – آلومينيوم.
توليد الكتريسيته از ضايعات الوار
.     فاجعه چرنوبيل در 10 سال پيش به وقوع پيوست. طرحى براى پاك‌سازي اين منطقه به اجرا گذاشته شده است. در اين طرح با سوزاندن الوار و درختان آلوده جنگل‌ها ضمن پاك‌سازي نيروي برق لازم توليد مي‌شود. نوكليدهاي پرتوزا به صورت ضايعات كم‌ارزش درخاكستر به جاي‌مانده جمع‌آوري و دفع مي‌شوند.
.     در نيروگاه مورد نظر ، از يك كورة نوع مشبكه دوّار استفاده خواهد شد. در چنين كوره‌هايي ،‌گازهاي حاصل از احتراق به آهستگي سرد مي‌شوند و در نتيجه ذرات بزرگتري بدست مي‌آيد كه در بسترهاي رسوبگذار الكترواستاتيكي و نظاير آن راحت‌تر به دام مي‌افتند.
اكسيژن (OXYGEN )
اكسيژن چيست ؟
.     از تقطير هواي مايع توليد مي‌شود و در آزمايشگاه با گرم كردن 3Kclo با 2Mno به دست مي‌آيد. در پولادسازي (65درصد) در سنتز ( براي نمونه 3HNO ، 4So2H ، اتيلن‌اكسيد ) در جوشكاري ،‌ در معدنكاري ، ‌تهيه‌ي مواد منفجره در سوخت موشك ، تصفيه فاضلاب و غيره به كار مي‌رود.
.     اكسيژن فراوان‌ترين عنصر روي زمين است. اكسيژن آزاد حدود 0 و 21% حجمي يا 2 و 23% وزني جوّ را تشكيل مي‌دهد. در طبيعت سه ايزوتوپ از اكسيژن وجود دارد : O16(759 ، 99% ) ، O18 (204 ،‌ 0% ) ، O17 (037 ، 0% ). همچنين ايزوتوپهاي O14 ، O15 ، O19 ، O20 ، نيز وجود دارند كه مصنوعي و ناپايدارند.

اكسيژن چگونه ساخته مي‌شود؟
.     منبع اصلي اكسيژن جوّ است. بيش از 99% اكسيژني كه به صورت صنعتي توليد مي‌شود ، از ميعان و تقطير جزء به جزء هوا به دست مي‌آيد. در اين فرآيند هواي خشكي را كه از صافي عبور داده شده است و 2CO آن حذف گرديده ، بوسيله فشردن و سرد كردن مايع مي‌كنند. وقتي هواي مايع را گرم كنند ، نيتروژن تبخير شده و از اكسيژن جدا مي‌شود.
.     مقدار كمي اكسيژن بسيار خالص ولي نسبتاً گران را به طور تجاري و بوسيله‌ي برقكافت آب توليد مي‌كنند.
اكثر كاربردهاي تجاري اكسيژن از توانايي آن براي تأمين احتراق و ادامه‌ي حيات سرچشمه مي‌گيرد.
كاربردهاي عمده‌ي اگسيژن عبارتند از :
.     توليد فولاد.
.     فراورش و ساخت فلزات.
.     توليد تركيبات اكسيژن از قبيل سديم پراكسيد و تركيبات آلي.
.     به عنوان عامل آكنده براي سوخت موشك.
.     شعله اكسي استيلن.
.     تصفيه زيست‌شناختي فاضلابي.
.     سيستم‌هاي تأمين حيات در پزشكي ، سفرهاي هوايي و فضايي و در زيردريايي‌ها.
سلول سوختي
سلول سوختي چيست ؟
.     تركيب الكتروشيميايي هيدروژن و اكسيژن توليد الكتريسيته مي‌كند .بر پايه اين سخن طراحي و ساخت سلولهاي سوختي پي‌ريزي شد .
.      نخستين پرسشي كساني كه در اين زمينه كار مي‌كنند ، منابع تأمين انرژي است. هيدروژن مايع كه يك ماده پرانرژي است بايد در دمايي نزديك به صفر مطلق نگهداري شود و متانول كه در دماي اتاق مايع است به عنوان منبع مهم هيدروژن مد نظر قرار دارد ؛ ولي با بدست آوردن هيدروژن آن معمولاً‌ مستلزم يك رشته تغيير و تبديلهاي شيميايي پر زحمت است. افزودن اين كاتاليزگر پلاتين ، غالباً مورد نياز است. مجموعه اين عوامل و عوامل متعدد ديگر طراحي سلولهاي سوختن را پيچيده‌تر مي‌كند و اغلب نيامند اجزاي بسيار دقيق‌تر است.
حذف پلاتين در نمونه‌اي از سلول سوختي
.     گروههاي پژوهشي توانسته اند تا نياز به پلاتين در يك نمونه سلول سوختي تا حدود 30/1درصد كاهش دهند.
.     پژوهشگران سه زمينه تجاري را براي به كارگيري سلول سوختي پبشنهاد كردند : 1- در موتورهاي درون‌سوز كه به هنگام كار با شكل روبرو هستند. 2- به كارگيري سيستم‌هاي داراي توان پايين به جاي سيستم‌هاي نگاداتي موجود در مراكز توزيع نيرو به منظور صرف‌جويي در مصارف خانگي. 3- در جايي كه سلولهاي سوختي مينياتوري مي‌تواند جايگزين مناسبي براي باتري‌هاي پر شدني شود.
.      سلولهاي سوختي اساساً ساختار ساده‌اي دارند: دو الكترود (آند و كاتد ) كه يك الكتروليت (سبي پاري يا ماده ديگري كه اجازه عبور به يونها را مي‌دهد ولي الكترونها را مهار مي‌كند ) را در ميان مي‌گيرند ، سوختهاي هيدروژن كه به سخت‌ آند جريان دارد (1) يعني جايي كه الكترونهاي هيدروژن آزاد شده و يون‌هاي مثبت بر جاي مي‌اندازند و در حالي كه يونها در درون الكتروليت پخش مي‌شوند (3) الكترون از طريق مدار بيروني جريان دارند (2) در كاتد (4) الكترونها با يون‌هاي هيدروژن و نيز اكسيژن تركيب مي‌شوند و آب به عنوان يك محصول فرعي بدست مي‌آيد براي سرعت بخشيدن به واكنش غالباً كاتاليزگري مانند پلاتين به كار برده مي‌شود. سلولهاي سوختي و باتري‌ها به لحاظ الكتروشيميايي شبيه به هم هستند. اما واكنش يك سلول سوختي ناشي از جريان از هيدروژن و يك آكنده است. در حالي كه در باتريهاي معمولي واكنش بين مواد به كارگرفته شده در الكترودها انجام مي‌پذيرد.
.     سلول سوختي مي‌تواند در توليد خودروها و يا وسائط نقليه ديگر در آينده مورد استفاده باشد.
.     اين سلولهاي سوختي ، با تأمين برق‌كشي فضايي آپولو فضانوردان را به كسره‌ي ماه بردند. سوخت آنها شامل هيدروژن بود كه با اكسيژن واكنش مي‌داد و بدون هيچ دوده اي توليد آب و جريان برق مي‌كرد. اما كاربرد آنها بعضي از خودروها به خاطر نياز به حمل سيلندرهاي سنگين حامل هيدروژن فشرده ، به شدت با مانع روبرو شده است. بنا به گفته‌ي لتانگ (دانشمند) راه حل ، حمل هيدروژن نيست. بلكه بهره‌گيري از يك مايع آلي ارزان قيمت مثل متانول است كه مي تواند به راحتي شكسته شود و هيدروژن لازم براي تغذيه سلول سوختي را فراهم كند. دشواري اين روش ان است كه مقداري منوالكسيدكربن از شكستن متانول ايجاد مي‌شود. اين فرآورده‌ي جاني ناخواسته بر سرعت ، كاتاليزگرهاي پلاتين مورد استفاده در اكسايش هيدروژن را مسموم مي‌كند. (اين كاتاليزگرها در مرحله آزادسازي انرژي به كار مي‌روند.) لتانگ (دانشمند) وكانياً اُچن ادعا مي‌كنند كه راه‌حلي براي مشكل مسموم شدن كاتاليزگر يافته‌اند. كه مي‌تواند راه‌گشاي صنعت ترابري آينده به سوي سوخت تميزتري باشد كه 15-18% كارآمدتر از بنزين است.
.     شيميدانان اسكس روشي يافته‌اند كه تا Co را پيش از مسموم كردن كاتاليزگر حذف كنند. كاتاليزگر شامل يك جزء اضافي‌تري اكسيدتنگستن است كه مي‌تواند Co را به 2Co بي‌زيان اكسيد كند. اين بدان معني است كه بنا به آزمايشهاي انجام شده كاتاليزگر پلاتين مي‌تواند با عبور متانول از روي آن جرياني از H بوجود آورد كه حدود 2 درصد Co در بر داشته باشد. چن مي‌گويد نتايج ما نشان مي دهد كه در مورد هيدروژني كه داراي ppm100 گاز Co است هيچ مسموميتي در پتانسيل آندي 2/0 دست نسبت به SHE (الكترود استاندارد هيدروژن) مشاهده نمي‌شود. با اين همه وي مي‌افزايد در پتانسيل پايين‌تر با غلظت بيشتر Co مسموميت وجود دارد در همان پتانسيل كارآيي هيدروژني كه داراي 2 درصد Co است 8 برابر كمتر از هيدروژني است كه ppm100 ، Co دارد.
.     خودرويي كه باك خود را در ايستگاههاي ويژه با متانول پر مي‌كند ، 2 برابر خودروهاي بنزيني و ديزلي كه در همان ايستگاه باك خود را با بنزين و گازوئيل پر كرده‌اند ، راه مي‌پيمايد. اما از آنجاييكه زغال‌سنگ يا گاز طبيعي كه منبع متانول هستند تمام خواهند شد ، دانشمندان ناچار خواهند بود تا راهي براي توليد هيدروژن فشرده بيابند. لتانگ مي‌افزايد كه براي بهينه‌سازي و افزايش بازده كاتاليزگر داراي 3O اما هنوز بايد كارهاي زيادي اتجام داد.
توپ‌هاي باكي سوخت آينده ماهواره‌ها
.     بنا به اظهار يك پژوهشگر آلماني توپهاي باكي داغ مي توانند يك روز ماهواره‌ها را در فضا قرار دهند. شكل معروف 60 اتمي كربن مي‌تواند يك سوخت ايده‌ال براي موتورهاي بالابرنده‌ي كم‌قدرت و بادوام باشد كه ماهواره ها از آنها براي حركت در فضا استفاده مي‌كنند.
.     جديدترين اين موتورها نيروي راني خود را با يونيدن يك گاز ، معمولاً با گرم كردن آن و سپس از طريق شتابدهي يونها در يك ميدان الكترومغناطيس توليد مي‌كند. زنون مداول‌ترين گز مصرفي است.
جلبك
جلبك چيست؟
.     جلبك از اين جهت براي سوخت مناسب است كه مي توان آن را به الكل بدون آلودگي يا كم‌آلوده كننده استفاده كرد. البته چوب گياهان و همچنين نوعي گلسنگ(قارچ و جلبك همزيست) به نام كدادونيافرانژفرينا را نيز مي‌توان به الكل تبديل كرد. استفاده از چوب براي سوخت به دليل از بين رفتن درختان ، كمبود منابع براي تهيه‌ي چوب و همچنين رشد كند چوب ، خيلي مناسب به نظر نمي‌رسد. ولي جلبك بسيار سريع رشد مي‌كند. محل رشد جلبك در آب به خصوص آبهاي شور است و چون درياها و منابع آبي در اكثر مناطق وجود دارد ، جلبك به عنوان منبعي فراوان و ارزان به شمار مي‌آيد. به علاوه جلبك در كاهش كربن دي‌اكسيد هوا مؤثر است. و خود نيز به عنوان سوخت كمآلوده كننده است ؛ يعني الكلي كه از آن به وجود مي‌آيد ، كم آلوده كننده است.
انرژي هسته‌اي
انرژي هسته اي چيست ؟
.     تابش‌هاي يك عنصر راديواكتيو مانند اورانيوم ، انرژي بسياري دارد مثلاً انرژي پرتوهاي گاما خيلي بيشتر از نور است. ذرات آلفا و ذرات بتا با سرعت ده‌ها هزار كيلومتر در ثانيه حركت مي‌كنند و اين سرعت حركت انرژي بسياري به آنها مي‌دهد. نخستين كسي كه درصدد برآمد تا معين كند كه عنصرهاي راديواكتيو چند انرژي توليد مي كنند پيركوري بود. او در سال 1901 ميلادي (1280 شمسي) تعدادي انرژي‌اي را كه عنصر راديواكتيو راديوم توليد مي‌كند اندازه‌گيري كرد. مقدار راديوم در دست او بسيار كم بود. بااين همه او در پژوهشهايش به اين نتيجه رسيدكه اگر 28گرم ازاين عنصر رايك جا درنقطه‌اي قرار بدهند ، انرژي‌اي كه اين مقدار راديوم توليد مي‌كند (به صورت پرتو يا ذرات) در يك ساعت حدود 4000 كالري خواهد بود.
.     ظاهراً چنين به نظر مي رسد كه اين مقدار انرژي چندان زياد نيست. اگر 28گرم تيت را بسوزانيم 325000 كالري انرژي مي دهد كه تقريباً 80 برابر انرژي‌اي است كه 28گرم راديوم در يك ساعت توليد مي‌كند. اما همين 28 گرم تيت را سوزانديم ، همه انرژي‌اي كه از آن بدست مي‌آيد همان 325000 كالري است. درصورتيكه 28 گرم راديوم بعد از آنكه در يك ساعت 4000 كالري انرژي توليد كرد هنوز هم انرژي بسياري در خود ذخيره دارد. 28 گرم راديوم در هر ساعت 4000 كالري انرژي توليد مي كند. بنابراين در 80 ساعت به اندازه انرژي حاصل از سوزاندن 28 گرم تيت انرژي توليد مي‌كند و در هر 800 ساعت 10 برابر و به همين ترتيب هر چه زمان بيشتري بگذرد انرژي حاصل بيشتر خواهد بود. اين نكته را هم يادآوري مي‌كنيم كه مقدار انرژي كه راديوم توليد مي‌كند با گذشت زمان كم مي‌شود ، ولي اين كاهش خيلي كند است. سرانجام مقدار انرژي راديوم به نصف مقدار اوليه كه توليد مي‌شد كاهش مي‌يابد. ولي اين كاهش شديد وقتي فرا مي‌رسد كه راديوم مدت 1620 سال انرژي توليد كرده باشد زماني فرا مي‌رسد كه راديوم به طور كامل از تابش و توليد انرژي باز مي‌ايستد و ان هنگامي است كه به اندازه 250000 برابر نفت انرژي توليد كرده باشد.

بيوديزل

بيوديزل (منو اكليل استر) يك سوخت گازوئيلي پاك است كه از منابع طبيعي وقابل تجديد مانند روغن هاي گياهي ساخته مي شود .
بيوديزل درست مانند گازوييل نفت در موتورهاي احتراقي كار مي كند وبراي اين كار اصولاً هيچ گونه تغيير موتوري لازم نيست . بيوديزل ظرفيت و دامنة كار گازوييل را حفظ مي كند .
استفاده از بيوديزل در يك موتور گازوييلي معمولي منجر به كاهش اساسي هيدروكربن هاي نسوخته , منواكسيد كربن ذرات معلق مي شود .خروج اكسيدهاي نيتروژن بسته به سيكل كاري و روش هاي آزمايشي، كمي كاهش و يا افزايش مي يابد. با بكار بردن اين سوخت، از سهم كربن موجود در ذرات معلق كاسته مي شود (چون اكسيژن موجود در بيوديزل احتراق كامل به CO2 را ممكن مي سازد ) . بخش سولفات از بين مي رود (زيرا در اين سوخت اصلاً سولفور وجود ندارد ) اما قسمتي محلول يا هيدروكربن به همان صورت باقي مي ماند يا افزايش پيدا مي كند، بنابراين بيوديزل با تكنولوژي جديد مانند كاتاليست ها (كه از ذرات محلول گازوئيل مي كاهند نه كربن جامد ) وEGR ( با كربن كمتر عمر موتور بيشتر مي شود ) بسيار خوب كار مي كند .
بيوديزل چگونه ساخته مي شود؟
ويژگي هاي شيميايي: ويژگي هاي فيزيكي بيوديزل بسيار شبيه گازوئيل معمولي است .بااين حال، ويژگي هاي خروجي هاي اگزوز بيوديزل بهتر از گازوئيل معمولي است . دراين جا به ذكر ويژگي هاي فيزيكي بيوديزل مي پردازيم: بيوديزل را مي توان از روغن هاي گياهي تازه و يا مستعمل وچربي حيوانات توليد كرد .اين گازوئيل از منابع داخلي قابل تجديد به وجود مي آيد . اين سوخت، قابل تجزيه بيولوژيكي است وهنگاميكه به عنوان يك جزء تركيبي مورد استفاده قرار مي گيرد، نيازمند حداقل تغييرات در موتور است و نسبت به گازوئيلي كه جايگزينش مي شود، سوختي پاك است .
روغن هاي گياهي مي توانند براي توليد تركيبات شيميايي- كه استر خوانده مي شوند -، با يك الكل (معمولاً متانول ) تركيب شوند . گليسيرول (كه در داروسازي وتوليد لوازم آرايش نيز مورد استفاده قرار مي گيرد ) به عنوان يك محصول فرعي توليد مي شود .
اخيراً بيوديزل طي فرآيندي با نامTransesterification توليد مي شود .دراين فرآيند ابتدا روغن گياهي (يا چربي حيواني ) از فيلتر عبور داده مي شود، سپس براي از بين بردن اسيدهاي چرب آزاد، يا قليا فرآيند مي گردد؛ بعد با يك الكل (معمولاًمتانول) ويك كاتاليزور (معمولاًهيدروكسيد سديم يا پتاسيم ) تركيب مي شوند .تري گليسريدهاي روغن براي تشكيل استرها وگليسرول واكنش شيميايي انجام مي دهند و بعداً از يكديگر جدا شده ومورد تصفيه قرار مي گيرند .
بيشتر تمايلاتي كه براي توليد بيوديزل وجود دارد ناشي از ظرفيت بسيار بالاي توليد سويا، توليدات مازاد وكاهش قيمت هااست .ميتيل سويات، يا سوي ديزل كه از واكنش متانول با روغن سويا حاصل مي شود، اصلي‌ترين شكل بيوديزل در آمريكاست .
چربي هاي بلااستفادة حيواني وروغن سوخته (كه به عنوان ‎‍‘‘شبه گريس’’شناخته مي شوند) نيز منابع و ذخاير خوبي هستند . اين منابع از روغن سويا ارزان ترند و به عنوان راهي براي كاهش هزينه هاي تامين مواد اوليه در نظر گرفته مي شوند . بادام زميني، پنبه دانه، گل آفتاب‌گردان وكنولا (گونه اي از دانه شلغم روغني ) نيز از منابع روغني ديگرند . استرهايي كه از هر يك از اين منابع ساخته شده اند گرچه شايد در ميزان انرژي عدد ستان (مشابه اكتان بنزين ) يا ديگر مشابهات فيزيكي كمي متفاوت باشند اما مي‌توانند با موفقيت در موتورهاي گازوئيلي مورد استفاده قرار گيرند .


سلول سوختي
سلول سوختي چيست ؟
موانع بي‌شماري براي ساخت سلولهاي وجود دارد وليكن تداوم نوآوري و افزايش مهارت در مهندسي اين موانع را از سر راه بر خواهد داشت. فيزيكدان انگليسي ويليام گرو در سال 1839 نشان داد كه تركيب الكتروشيميايي هيدروژن و اكسيژن توليد الكتريسيته مي‌كند و بر پايه اين انديشه طراحي و ساخت سلولهاي سوختي پي‌ريزي شد ولي تا سال 1960 يعني بيش از يك قرن بعد كه ناسالو طرح سبك‌سازي و كاهش هزينة منابع تأمين انرژي در فضاپيماها را آغاز كرد ، پژوهش در مورد سلولهاي سوختي در حد كنجكاويهاي آزمايشگاهي فراتر نرفت. امروزه فناوري كه نويد بهره‌برداري تميز‌، كارآمد و آرام از اين پديده را مي‌دهد سيل درخواست‌ها را براي به كارگيري آن در تلفن‌هاي سلولي ،‌رايانه‌هاي تاشو ، خودروها ، لوازم برقي خانگي در دنبال داشته است. اما موانع زيادي سر راه كاربردي كردن سلولهاي سوختي خود دارد.
نخستين پرسشي كساني كه در اين زمينه كار مي‌كنند ، منابع تأمين انرژي است. هيدروژن مايع كه يك ماده پرانرژي است بايد در دمايي نزديك به صفر مطلق نگهداري شود و متانول كه در دماي اتاق مايع است به عنوان منبع مهم هيدروژن مد نظر قرار دارد ؛ ولي با بدست آوردن هيدروژن آن معمولاً‌ مستلزم يك رشته تغيير و تبديلهاي شيميايي پر زحمت است. افزودن اين كاتاليزگر پلاتين ، غالباً مورد نياز است. مجموعه اين عوامل و عوامل متعدد ديگر طراحي سلولهاي سوختن را پيچيده‌تر مي‌كند و اغلب نيامند اجزاي بسيار دقيق‌تر است.
حذف پلاتين در نمونه‌اي از سلول سوختي
گروههاي پژوهشي سخت‌كوش مختلف در سراسر جهان بي‌وقفه در جهت كاربردي كردن اين فناوري تلاش مي‌كنند حاصل چنين تلاشهايي به عنوان مثال موجب شده است تا نياز به پلاتين در يك نمونه سلول سوختي تا حدود 30/1درصد كاهش يابد.
در گزارش ويژه ، پژوهشگران سه زمينه تجاري را براي به كارگيري سلول سوختي پبشنهاد كردند : 1- در موتورهاي درون‌سوز 2- به كارگيري سيستم‌هاي داراي توان پايين به جاي سيستم‌هاي نگاداتي موجود در مراكز توزيع نيرو به منظور صرف‌جويي در مصارف خانگي. 3- در جايي كه سلولهاي سوختي مينياتوري مي‌تواند جايگزين مناسبي براي باتري‌هاي پر شدني شود. سلولهاي سوختي اساساً ساختار ساده‌اي دارند: دو الكترود (آند و كاتد ) كه يك الكتروليت (سبي پاري يا ماده ديگري كه اجازه عبور به يونها را مي‌دهد ولي الكترونها را مهار مي‌كند ) را در ميان مي‌گيرند ، سوختهاي هيدروژن كه به سخت‌ آند جريان دارد (1) يعني جايي كه الكترونهاي هيدروژن آزاد شده و يون‌هاي مثبت بر جاي مي‌اندازند و در حالي كه يونها در درون الكتروليت پخش مي‌شوند (3) الكترون از طريق مدار بيروني جريان دارند (2) در كاتد (4) الكترونها با يون‌هاي هيدروژن و نيز اكسيژن تركيب مي‌شوند و آب به عنوان يك محصول فرعي بدست مي‌آيد براي سرعت بخشيدن به واكنش غالباً كاتاليزگري مانند پلاتين به كار برده مي‌شود. سلولهاي سوختي و باتري‌ها به لحاظ الكتروشيميايي شبيه به هم هستند. اما واكنش يك سلول سوختي ناشي از جريان از هيدروژن و يك آكنده است. در حالي كه در باتريهاي معمولي واكنش بين مواد به كارگرفته شده در الكترودها انجام مي‌پذيرد.
پيشرفت در سلولهاي سوختي با گذشت بيش از 30 سال پژوهش بسيار ، نوعي خودروي الكتريكي كه بوسيله‌ي يك سلول سوختي نيرو مي‌گيرد ، افق تازه اي گشوده است. بنا به گفته آلفردلتانگ در مركز پژوهشهاي انرژي شيميايي دانشگاه ايكس سلول سوختي ارايه شده‌ي آنها مي‌تواند در توليد خودروها و يا وسائط نقليه ديگر در 5 سال آينده مورد استفاده باشد. اين سلولهاي سوختي ، با تأمين برق‌كشي فضايي آپولو فضانوردان را به كسره‌ي ماه بردند. سوخت آنها شامل هيدروژن بود كه با اكسيژن واكنش مي‌داد و بدون هيچ دوده اي توليد آب و جريان برق مي‌كرد. اما كاربرد آنها بعضي از خودروها به خاطر نياز به حمل سيلندرهاي سنگين حامل هيدروژن فشرده ، به شدت با مانع روبرو شده است. بنا به گفته‌ي لتانگ (دانشمند) راه حل ، حمل هيدروژن نيست. بلكه بهره‌گيري از يك مايع آلي ارزان قيمت متانول است كه مي تواند به راحتي شكسته شود و هيدروژن لازم براي تغذيه سلول سوختي را فراهم كند. دشواري اين روش ان است كه مقداري منوالكسيدكربن از شكستن متانول ايجاد مي‌شود. اين فرآورده‌ي جانبي ناخواسته بر سرعت ، كاتاليزگرهاي پلاتين مورد استفاده در اكسايش هيدروژن را مسموم مي‌كند. (اين كاتاليزگرها در مرحله آزادسازي انرژي به كار مي‌روند.) لتانگ (دانشمند) وكانياً اُچن ادعا مي‌كنند كه راه‌حلي براي مشكل مسموم شدن كاتاليزگر يافته‌اند. كه مي‌تواند راه‌گشاي صنعت ترابري آينده به سوي سوخت تميزتري باشد كه 15-18% كارآمدتر از بنزين است.
با پشتيباني شركتهاي بزرگي چون جانسون شيميدانان اسكس روشي يافته‌اند كه تا Co را پيش از مسموم كردن كاتاليزگر حذف كنند. كاتاليزگر شامل يك جزء اضافي‌تر اكسيدتنگستن است كه مي‌تواند Co را به 2Co بي‌زيان اكسيد كند. اين بدان معني است كه بنا به آزمايشهاي انجام شده كاتاليزگر پلاتين مي‌تواند با عبور متانول از روي آن جرياني از H بوجود آورد كه حدود 2 درصد Co در بر داشته باشد. خودرويي كه باك خود را در ايستگاههاي ويژه با متانول پر مي‌كند ، 2 برابر خودروهاي بنزيني و ديزلي كه در همان ايستگاه باك خود را با بنزين و گازوئيل پر كرده‌اند ، راه مي‌پيمايد. توپ‌هاي باكي سوخت آينده ماهواره‌ها
بنا به اظهار يك پژوهشگر آلماني توپهاي باكي داغ مي توانند يك روز ماهواره‌ها را در فضا قرار دهند. شكل معروف 60 اتمي كربن مي‌توان يك سوخت ايده‌ال براي موتورهاي بالابرنده‌ي كم‌قدرت و بادوام باشد كه ماهواره ها از آنها براي حركت در فضا استفاده مي‌كنند.
جديدترين اين موتورها نيروي راني خود را با يونيدن يك گاز ، معمولاً با گرم كردن آن و سپس از طريق شتابدهي يونها در يك ميدان الكترومغناطيس توليد مي‌كند. زنون مداول‌ترين گز مصرفي است.






هيدروژن

سوختهاي فسيلي از زغال تا نفت و گاز طبيعي به عنوان منبع انرژي به سرعت جايگزين چوب ، آب ، باد و روغن هاي حيواني شدند .صنايعي مانند فولاد و سيمان مصرف كنندگان عمده سوختهاي فسيلي هستند . امروزه سوختهاي فسيلي 85 درصد از كل مصرف انرژي را تشكيل مي دهد . از سوختهاي فسيلي به سوي سوختهاي هيدروژني حركت خواهيم كرد وحتي بايد احياي شگفت آور انرژي هسته اي را جهت توليد هيدروژن در نظر بگيريم .

هيدروژن چيست؟
.
گاز هيدروژن (H2) براي استفاده در موتورهاي احتراقي و وسايل نقلية الكتريكي باطري دار مورد تحقيق و بررسي قرار مي گيرد .
هيدروژن در دما و فشار طبيعي ، يك گاز است و بدين علت ، انتقال وذخيره آن از سوخت هاي مايع دشوارتر است . سيستم هايي كه براي ذخيره هيدروژن توسعه يافته اند ، عبارتند ا زهيد روژن و يك ماده ذخيره(براي مثال، هيدريد فلزات).
با اين كه تا كنون هيچ سيستم حمل و نقل و توزيع مناسبي براي هيدروژن وجود ندارد ، اما ‎‎‏توانايي توليد اين سوخت از مجموعة متنوعي از منابع و خصوصيت پاك سوز بودن آن، هيدروژن را به سوخت جايگزين مناسبي تبديل كرده است .
ويژگيهاي شيميا يي: ساده ترين و سبكترين سوخت گاز هيدروژن (H 2 ) است. هيدروژن همان گاز خالص هيدروژن نيست بلكه مقدار كمي اكسيژن و ديگرمواد را نيز با خود داراست .1

هيدروژن چگونه ساخته ميشود؟
توليد هيدروژن به طور معمول با استفاده از دو روش امكان پذير است؛ 1-الكتروز 2-توليد گاز مصنوعي از بازسازي بخار يا اكسيداسيون ناقص.
در روش الكتروليز با استفاده از انرژي الكتريكي مولكول هاي آب به هيدروژن و اكسيژن تجزيه مي شوند . انرژي الكتريكي را مي توان از هر منبع توليد الكتريسيته كه شامل سوختهاي قابل تجديد نيز مي شوند به دست آورد . وزارت نيروي آمريكا به اين نتيجه رسيده است كه استفاده از روش الكتروليز براي توليد مقادير زياد هيدروژن در آينده مناسب نخواهد بود .
بهترين روش براي توليد گاز مصنوعي، بازسازي بخار گاز طبيعي است . در اين روش، مي توان از هيدروكربنهاي ديگر نيز به عنوان ذخاير تأمين مواد استفاده كرد . براي مثال، مي‌توان زغال سنگ وديگر مواد آلي(بيومس)را به حالت گازي درآورد و آنرا طي فرايند باز سازي بخار براي توليد هيدروژن بكار برد .

هيدروكربنهاي گاز
هيدروكربن هاي گازي به عنوان تنها سوخت هاي تميزي كه به آساني در دسترس قرار دارند، مورد توجه قرار گرفته اند . به ويژه كوچكترين آنها، متان، كه به علت نسبت با لاي هيدروژن به كربن و ا نتشار گاز گلخا نه اي كمتر مورد توجه است . گروه هاي مهندسي شيمي دا نشگاه پنسيلوا نيا و مؤسسة فنا وري ماساچوست به تازگي طي گزارشي، پيشرفت هاي مهمي را در زمينة فناوري استخراج سوخت و استفاده از هيدروكربن ها به عنوان سوخت هاي تميزتر و كار آمدتر براي آينده نويد دادند .بنا بر اين آنچه كه لازم است آشنايي بيشتر نسل حاضر با اين نوع سوخت است .

مزايا و مضرات
استفاده ازهيدروژن مزاياي بي شماري دارد . در پژوهش هاي كنوني سعي بر گسترش فناوري هاي تازه اي است كه از گاز هيدروژن به عنوان سوخت كارآمد هم چون نفت وزغال سنگ استفاده شود، زيرا به آلودگي هوا نمي انجامد .البته مشكلات ايجاد شده درحمل ونقل و ذخيرة ايمن گاز هيدروژن ونيز هزينة مورد نياز براي توليد اين گاز از هيدروكربن‌ها، كاربرد گسترده ي آنهارا به شدت محدود مي كند .
نيز به دماهاي بسيار بالا براي شعله ور شدن گاز متان وروشن ماندن آن، يك عامل بازدارندة جدي براي استفاده از اين هيدروكربن به عنوان يك سوخت است . زيرا اين شرايط توليد گازهاي NOx را افزايش مي دهد . به تازگي پژوهشگران روشي بسيار مؤثر براي توليد كاتاليزگرهاي پايدار را يافته اند كه مي تواند بستري مساعد را براي سوختن گاز متان در دماهاي پايين تر فراهم كند . اين پژوهشگران در يك روش كنترل شده از يك ميكروامولسيون وارونه ،جهت آبكافت آلكوكسيدهاي باريم وآلومينيوم استفاده كردند و ذره هاي هم اندازه ي باريم هگزا آلومينيات (درحد نانومتر)را به دست آوردند . خواص ذره هاي نانومتري را مي توان با نشاندن سديم اكسيد بر سطح آنها افزايش داد به طوري كه اين كاتاليزمتان را در دماي پايين (c‍ْ400) وادار به سوختن مي كند . اين كاتاليزگر در دماهاي زياد ناشي از سوختن نيز پايدار است ودر برابر انواع سموم كاتاليزگر مقاومت مي كند . يكي از روش هاي سوختن هيدروكربن ها ، اكسيد كردن آنها در يك سلول سوختي ا لكتروشيميايي است . اما آن چه كه همواره مانع پيشرفت سلولهاي خشك هيدروكربنها شده است، دماهاي بالاي مورد نياز جهت افزايش نفوذ اكسيژني است كه در سراسر ا لكتروليت سراميك جامد/ فلز-كه با الكترودهادر ارتباط است-كاهش مي يابد و باعث رسوب كردن كربن روي آند شده، سلول را به سرعت غير فعال مي كند . بنا بر اين آندهاي نيكل، ايتريم وزيركونيم مورد استفادة امروزي، تنها باعث ادامة اكسايش گاز هيدروژن مي شوند . اين پژوهشگران با سلولهاي سوختي اي آزمايش كرده اند كه از يك آندمسي پوشيده از سديم اكسيد تشكيل شده است . در اين طراحي مس با افزايش تاثير سديم اكسيد در كاتاليز كردن واكنش اكسايش هيدروكربنها مي شود . متان و هيدروكربنهايي هم چون بوتان و لوئون در اين سلول سوختي اصلاح شده , حتي در مدت زمان طولاني ( 48 ساعت ) هيچ رسوبي از كربن روي آند ايجاد نمي كند . اين هيدروكربنها كاملاً به كربن دي اكسيد وآب اكسيد مي شوند .

گاز طبيعي

گاز طبيعي تركيبي از هيدروكربنها- عمدتاً متان (CH4 )-است و از چاه هاي گاز يا همراه با توليد نفت خام، توليد مي شود . گاز طبيعي در مراكز
مسكوني، تجاري و صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرد .
گرايش به استفاده از گاز طبيعي به عنوان يك سوخت جايگزين به‌علت ويژگي پاك بودن اين سوخت، فراهم بودن منابع داخلي آن وقابل دسترس
بودنش براي مصرف كنندگان نهايي، است . اين سوخت به علت ماهيت گازي اش يا به حالت گاز فشرده (CNG) ويا به حالت گاز مايع (LNG) در وسائط نقليه ذخيره مي شود .
ويژگي هاي شيميايي: متان، جزء اصلي سازنده گاز طبيعي است كه يك هيدروكربن نسبتاً غير واكنشي است . گاز طبيعي كه از طريق سيستم خط لوله حمل مي شود حاوي هيدروكربنهايي مانند اتان وپرويان وديگر گازها مانند نيتروژن هليم، دي اكسيدكربن، سولفيدهيدروژن وبخار اب نيز هست .

گاز طبيعي فشرده (CNG ) : CNG سوختي بي بو است و بايد چيزهاي خوشبو و معطر در سوراخهاي نمايان و آشكار شدة آن ريخته شود .زماني كه فرآيندهاي نفوذ در سوراخها انجام مي گيرد، گاز به منتهي درجة خود افزايش مي يابد و بالقوه بزرگي براي مناطق اطراف ايجاد مي كند . بنابراين بايد از ذخيرة آن در فشار بالا پرهيز شود و بايد از مخازن ذخيره سنگين استفاده شود .
استفاده از گاز طبيعي فشرده شده( CNG ) به عنوان سوخت خودروها، يك تكنولوژي كاملاً شناخته شده است . به عنوان مثال، در كشور ايتاليا از دهة 1940، گاز طبيعي فشرده برا ي خودروها مورد استفاده قرار گرفته ودر مقايسه با L NG ومتانول كه هردو از گاز طبيعي به دست ميايد، تكنولوژي خودروهاي باسوخت CNG ، گسترش بيشتري يافته است. در حال حاضر در دنيا ، تعداد بيش از 11 ميليون خودروي گازسوز كه با سوخت CNG كار مي كنند، در حال تردد مي باشند. گاز طبيعي مايع شده (LNG ) : سوختي سرمازا در دمايFْ260 – فارنهايت است . سوختهاي سرمايي در دما متواند اتفاق بيافتد اگر بدن با اين سوختهاي مايع يا فلزات وگازهاي سرد تماس پيدا كند؛ مواد معطر نمي توانند به اين گاز اضافه شوند . بنابراين بايد آشكار ساز گاز متان به آن وصل شود تا سوراخها آشكار شود .
در مقايسه با CNG ، استفاده ازLNG به عنوان سوخت در خودروها، بسيار محدودتر است، زيرا LNG بايد در دماي بسيار پاييني نگهداري شود .LNG به عنوان سوخت وسائط نقليه تنها در كشورهايي مانند آلمان، ژاپن و آمريكا به كار گرفته شده است . در آمريكا، استفاده از LNG براي وسائط نقليه رشد بيشتري نسبت به ساير كشورها داشته است و طبق برآوردها، 1500 دستگاه وسيله نقلية با سوخت LNG در اين كشور وجود دارد . (در مقايسه با 90 هزار دستگاه خودرو با سوخت (CNG ) اكثر وسائط نقليه ذكر شده، خودروهاي سنگين مانند تراكتورها، كاميون ها، اتوبوس ها هستند . در ژاپن نيز فعاليت هاي تحقيق و توسعه در مورد به كارگيري LNG در حال انجام است، ولي بطور عمده، خودروهاي با سوخت LNG در اين كشور نيز وسائط نقليه سنگين هستند .
در شهر فرانكفورت آلملن نيز، از سال 1998 استفاده از LNG به عنوان سوخت خودرو شروع گرديد و 400 دستگاه از 600 دستگاه وسيلة نقلية عمومي دولتي اين شهر به خودروهاي با سوخت LNG تبديل گرديدند . در اين شهر، اكثر خودروهاي حمل زباله با سوخت LNG كار مي كنند . در ماه مارس 1998 نيز، در يك پروژة جالب، 14 دستگاه مرسدس بنز جديد توسط سازندة آنها به سوخت LNG تبديل شدند .
در كشور ازبكستان، مطالعه اي براي گسترش استفاده از LNG وCNG با هزينه اي معادل2 .4 ميليارد دلار در جريان است . اين توسعه، شامل تبديل بيش از 40 درصد از ناوگان حمل و نقل به صورت گازسوز با سوخت LNG ويا CNG است .



گاز طبيعي چگونه ساخته مي‌شود‌؟
قسمت عمدةگاز طبيعي مصرفي در ايالات متحده آمريكا، توليد داخلي است . جريانهاي گاز حاصله از مخازن، حاوي گاز طبيعي مايع و از بين بردن آلودگي هاي آن، فرآوري گاز ضروري است . درابتدا، گاز از مايعات آزادي مانند نفت خام، بخارهيدروكربن، آب و ديگر ذرات جدا مي شود و پس از آن، گاز جدا شده براي تأمين نيازهاي ويژه فرآوري مي شود . براي مثال، گاز طبيعي مورد نياز شركتهاي حمل و نقل عموماً مي بايست ويژگيهاي كيفيتي خاص خط لوله را در مورد ميزان آب، نقطة ميعان، هيدروكربن، ارزش گرمايي و ميزان سولفيد هيدروژن دارا باشد . يك دستگاه آب گيري، كنترل آب را به عهده دارد، يك دستگاه فرآوري گاز، برخي از اجزاي خاص هيدروكربني را به اجزايي كه داراي ويژگيهاي نقطة ميعان هيدروكربني باشند، تبديل و يك دستگاه شيرين كننده، سولفيد هيدروژن و ديگر تركيبات سولفور را (درصورت حضور) خارج مي كند .
مزايا
گاز طبيعي در ارتباط با صرفه جويي اقتصادي، خروجي آلاينده ها از اگزوز (محصولات احتراق) ، گازهاي گلخانه اي، امنيت، اشتغال زايي و فراواني داخلي مزاياي بيشماري دارد .

استفاده از متانول در خودروهاي احتراق داخلي : متانول به طرق مختلف از جمله مستقيم( احتراق در درون موتور ) ويا غير مستقيم (كاربرد در پيل سوختي ) به كار برده مي شود كه ابتدا به خودروهاي احتراق مستقيم با متانول اشاره مي كنيم:
در دما و فشار اتمسفر ، متانول مايع بسيار شبيه بنزين وگازوييل است، بنابراين در مقايسه با CNG و LNG به راحتي قابل ذخيره سازي وحمل و نقل مي‌باشد.
اين مشخصه باعث مي شود تا قيمت خودروهاي با سوخت متانول و هزينة ايجاد جايگاه‌هاي سوخت‌رساني آن در مقايسه باLNG وCNG كمتر باشد و حتي در برخي موارد، قيمت خودروهاي با سوخت متانول در مقايسه با خودروي بنزيني مي تواند كمتر باشد.
جايگاه هاي سوخت رساني بنزين را به راحتي مي توان به جايگاه هاي سوخت رساني متانول تبديل نمود كه اين موضوع تنها 20 تا70 هزار دلار هزينه در پي دارد. البته ساخت يك جايگاه جديد سوخت رساني متانول بالاتر از اين رقم است.
ظرفيت انرژي متانول در واحد حجم نيز، در مقايسه با CNG بيشتر است.ازنظر آلودگي، خودروهاي با سوخت 30 ،M85تا 50 درصد آلايندگي كمتري نسبت به خودروهاي با سوخت بنزين دارند. ميزان انتشار آلايندة NOx آنها نيز بسياركمتر از خودروهاي بنزيني است.تكنولوژي توليد متانولاز گاز طبيعي نيز يك تكنولوژي كاملا شناخته شده وتجاري به شمار مي رود.
اما يك نقطه ضعف اساسي براي خودروهاي متانول سوز، قيمت سوخت آن است كه بسيار گرانتر از LNG ،CNG، گازوئيل وبنزين است وبه همين خاطر در سال 1996، حدود 333 اتوبوس با سوخت متانول در لوس آنجلس آمريكا ، تبديل به اتوبوس هايي با سوخت CNG شدند.
آلايندگيCO خودروهاي متانول سوز در مقايسه با خودروي بنزيني كمتر است، اما خودروهاي متانول سوز معضلي ديگر از لحاظ انتشار فرمالدئيد دارند