سوخت ها موادی هستند که در اثر واکنش شیمیایی یا هسته ای انرژی آزاد می کنند. این انرژی معمولاً به صورت گرما است و می‌توان آن را برای طیف وسیعی از کاربردها، مانند برق رسانی به موتورها، گرم کردن خانه‌ها و تولید برق استفاده کرد. در این درس، انواع سوخت‌ها، نحوه آزادسازی انرژی و کاربردهای آنها در زندگی روزمره را بررسی خواهیم کرد.
انواع مختلفی از سوخت ها بر اساس حالت، منشا و کاربرد آنها وجود دارد. ما آنها را در درجه اول به سه نوع دسته بندی می کنیم: جامد، مایع و گاز.
احتراق فرآیند اولیه ای است که از طریق آن سوخت ها انرژی آزاد می کنند. این فرآیند شامل واکنش سوخت با اکسیژن برای تولید گرما، نور و محصولات جانبی مانند دی اکسید کربن و بخار آب است. معادله شیمیایی احتراق سوخت هیدروکربنی ( \(C_xH_y\) ) با اکسیژن ( \(O_2\) ) را می توان به صورت زیر نشان داد:
\(C_xH_y + (x+\frac{y}{4})O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O + \textrm{حرارت}\)این واکنش نشان می دهد که هیدروکربن ها با اکسیژن واکنش داده و دی اکسید کربن، آب و گرما تولید می کنند. مقدار واقعی حرارت تولید شده به نوع سوخت و راندمان فرآیند احتراق بستگی دارد.
بسیاری از نیروگاه ها از سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت برای تولید برق استفاده می کنند. گرمای تولید شده از سوزاندن این سوخت ها برای جوشاندن آب و ایجاد بخار استفاده می شود. این بخار توربین های متصل به ژنراتورها را به حرکت در می آورد و برق تولید می کند. فرآیند را می توان در مراحل زیر خلاصه کرد:
سوخت ها نیز بر اساس تجدید پذیری آن ها دسته بندی می شوند. سوخت‌های تجدیدپذیر می‌توانند به‌طور طبیعی در مدت کوتاهی دوباره پر شوند، در حالی که سوخت‌های تجدیدناپذیر میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا شکل بگیرند و بنابراین منابع محدودی در نظر گرفته می‌شوند.
سوخت‌ها در بخش‌های مختلف اقتصاد کاربرد وسیعی دارند. در اینجا چند نمونه رایج آورده شده است:
احتراق سوخت های فسیلی تاثیر بسزایی بر محیط زیست دارد. گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن ( \(CO_2\) ) و متان ( \(CH_4\) ) را در جو آزاد می کند که به گرم شدن کره زمین و تغییرات آب و هوایی کمک می کند. علاوه بر این، سوزاندن این سوخت ها می تواند آلاینده هایی مانند دی اکسید گوگرد ( \(SO_2\) )، اکسیدهای نیتروژن ( \(NO_x\) ) و ذرات معلق تولید کند که می تواند منجر به آلودگی هوا و مشکلات سلامتی برای انسان و حیوانات شود.
برای کاهش این اثرات، تمرکز فزاینده ای بر روی سوخت های تجدیدپذیر و منابع انرژی جایگزین مانند انرژی خورشیدی، باد و برق آبی وجود دارد. این منابع تولید گازهای گلخانه ای کم یا بدون تولید می کنند و برای محیط زیست پایدارتر در نظر گرفته می شوند.
پیشرفت‌های فناوری منجر به راه‌های کارآمدتر و پاک‌تر برای استفاده و تولید سوخت می‌شود. مثالها عبارتند از:
همانطور که ما به سمت آینده ای پایدارتر حرکت می کنیم، نقش سوخت در حال تکامل است. در حالی که سوخت های سنتی برای مدتی نقش مهمی در اقتصاد جهانی ایفا خواهند کرد، تغییر به سمت منابع انرژی پاک تر و تجدیدپذیر برای سلامت سیاره ما بسیار مهم است. از طریق نوآوری و پذیرش انرژی های جایگزین، می توانیم اثرات زیست محیطی مصرف انرژی خود را کاهش دهیم و آینده انرژی پایدار را تضمین کنیم.
