स्वच्छ वाहतुकीसाठी हायड्रोजन इंधन पेशींसाठी ट्रेंड आणि संभावना

हा लेख हायड्रोजन इंधन पेशी, ट्रेंड आणि त्यांच्या अनुप्रयोगाच्या संभावनांवर लक्ष केंद्रित करेल. हायड्रोजन-आधारित इंधन पेशी आज ऑटोमोटिव्ह उद्योगात वाढत्या लक्ष वेधून घेत आहेत, कारण जर 20 वे शतक हे अंतर्गत ज्वलन इंजिनचे शतक असेल, तर 21 वे शतक ऑटोमोटिव्ह उद्योगातील हायड्रोजन उर्जेचे शतक बनू शकेल. आधीच आज, हायड्रोजन पेशींबद्दल धन्यवाद, स्पेसशिप काम करतात आणि जगातील काही देशांमध्ये, हायड्रोजनचा वापर वीज निर्मितीसाठी 10 वर्षांहून अधिक काळ केला जात आहे.

हायड्रोजन इंधन सेल हे बॅटरीसारखे इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरण आहे जे हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन यांच्यातील रासायनिक अभिक्रियेद्वारे वीज निर्माण करते आणि रासायनिक अभिक्रियाचे उत्पादन शुद्ध पाणी असते, उदाहरणार्थ, नैसर्गिक वायू जळत असताना, पर्यावरणास हानिकारक कार्बन डायऑक्साइड तयार करते.

याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन पेशी उच्च कार्यक्षमतेसह कार्य करू शकतात, म्हणूनच ते विशेषतः आशादायक आहेत. कार्यक्षम, पर्यावरणास अनुकूल कार इंजिनांची कल्पना करा.परंतु संपूर्ण पायाभूत सुविधा सध्या पेट्रोलियम उत्पादनांसाठी तयार केली गेली आहे आणि विशेषीकृत आहे आणि ऑटोमोटिव्ह उद्योगात हायड्रोजन पेशींचा मोठ्या प्रमाणात परिचय या आणि इतर अडथळ्यांना तोंड देत आहे.

दरम्यान, 1839 पासून हे ज्ञात आहे की हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन रासायनिक रीतीने एकत्रित होऊ शकतात आणि त्याद्वारे विद्युत प्रवाह प्राप्त करू शकतात, म्हणजेच, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसची प्रक्रिया उलट करता येण्यासारखी आहे - ही एक पुष्टी वैज्ञानिक सत्य आहे. आधीच 19 व्या शतकात, इंधन पेशींचा अभ्यास केला जाऊ लागला, परंतु तेल उत्पादनाच्या विकासामुळे आणि अंतर्गत दहन इंजिनच्या निर्मितीमुळे हायड्रोजन उर्जा स्त्रोत सोडले गेले आणि ते उत्पादनासाठी काहीतरी विदेशी, फायदेशीर आणि महाग झाले.

1950 च्या दशकात, नासाला हायड्रोजन इंधन पेशींचा अवलंब करण्यास भाग पाडले गेले आणि नंतर आवश्यकतेशिवाय. त्यांना त्यांच्या अंतराळयानासाठी कॉम्पॅक्ट आणि कार्यक्षम पॉवर जनरेटरची आवश्यकता होती. परिणामी, अपोलो आणि मिथुनने हायड्रोजन इंधन पेशींवर अवकाशात उड्डाण केले, जे सर्वोत्तम उपाय ठरले.

आज, इंधन पेशी पूर्णपणे प्रायोगिक तंत्रज्ञानाच्या बाहेर आहेत आणि गेल्या 20 वर्षांत त्यांच्या व्यापक व्यापारीकरणात लक्षणीय प्रगती झाली आहे.

हायड्रोजन इंधन पेशींवर उच्च आशा ठेवल्या जातात हे व्यर्थ नाही. त्यांच्या कामाच्या प्रक्रियेत, पर्यावरणीय प्रदूषण कमीतकमी आहे, तांत्रिक फायदे आणि सुरक्षितता स्पष्ट आहे, याव्यतिरिक्त, या प्रकारचे इंधन मूलभूतपणे स्वायत्त आहे आणि जड आणि महाग लिथियम बॅटरी पुनर्स्थित करण्यास सक्षम आहे.

हायड्रोजन सेलचे इंधन रासायनिक अभिक्रियामध्ये थेट ऊर्जेत रूपांतरित होते आणि येथे पारंपारिक ज्वलनापेक्षा जास्त ऊर्जा मिळते.हे कमी इंधन वापरते आणि कार्यक्षमता जीवाश्म इंधन वापरणार्‍या समान उपकरणापेक्षा तिप्पट जास्त असते.

प्रतिक्रियेदरम्यान निर्माण होणारे पाणी आणि उष्णता वापरण्याचा मार्ग जितका अधिक व्यवस्थित असेल तितकी कार्यक्षमता जास्त असेल. हानिकारक पदार्थांचे उत्सर्जन अत्यल्प आहे, कारण केवळ पाणी, ऊर्जा आणि उष्णता सोडली जाते, तरीही पारंपारिक इंधन जाळण्याच्या सर्वात यशस्वीरित्या आयोजित प्रक्रियेसह, नायट्रोजन ऑक्साईड, सल्फर, कार्बन आणि इतर अनावश्यक ज्वलन उत्पादने अपरिहार्यपणे तयार होतात.

याव्यतिरिक्त, पारंपारिक इंधन उद्योगांचा पर्यावरणावर हानिकारक प्रभाव पडतो आणि हायड्रोजन इंधन पेशी इकोसिस्टमवर धोकादायक आक्रमण टाळतात, कारण हायड्रोजनचे उत्पादन पूर्णपणे नूतनीकरणक्षम उर्जा स्त्रोतांपासून शक्य आहे. या वायूची गळती देखील निरुपद्रवी आहे, कारण ते त्वरित बाष्पीभवन होते.

इंधन सेलला त्याच्या ऑपरेशनसाठी इंधन हायड्रोजन कोणत्यापासून मिळते हे महत्त्वाचे नाही. kWh / l मधील उर्जा घनता समान असेल आणि हे सूचक इंधन पेशी तयार करण्यासाठी तंत्रज्ञानाच्या सुधारणेसह सतत वाढत आहे.

नैसर्गिक वायू, कोळसा, बायोमास किंवा इलेक्ट्रोलिसिस (वारा, सौर उर्जा इत्यादीद्वारे) कोणत्याही सोयीस्कर स्थानिक स्त्रोताकडून हायड्रोजन स्वतः मिळवता येतो. प्रादेशिक वीज पुरवठादारांवरील अवलंबित्व नाहीसे होते, सिस्टम सहसा इलेक्ट्रिक नेटवर्क्सपासून स्वतंत्र असतात.

सेलचे ऑपरेटिंग तापमान खूपच कमी आहे आणि घटकाच्या प्रकारानुसार ते 80 ते 1000 डिग्री सेल्सियस पर्यंत बदलू शकते, तर पारंपारिक आधुनिक अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये तापमान 2300 डिग्री सेल्सियस पर्यंत पोहोचते.इंधन सेल कॉम्पॅक्ट आहे, पिढी दरम्यान कमीतकमी आवाज उत्सर्जित करतो, हानिकारक पदार्थांचे उत्सर्जन नाही, म्हणून ते ज्या सिस्टममध्ये कार्य करते त्यामध्ये कोणत्याही सोयीस्कर ठिकाणी ठेवता येते.

तत्वतः, केवळ वीजच नाही तर रासायनिक अभिक्रिया दरम्यान सोडलेली उष्णता देखील उपयुक्त कारणांसाठी वापरली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ पाणी गरम करणे, जागा गरम करणे किंवा थंड करणे - या दृष्टिकोनाने, सेलमध्ये ऊर्जा निर्माण करण्याची कार्यक्षमता जवळ येईल. 90%.

पेशी लोडमधील बदलांसाठी संवेदनशील असतात, म्हणून वीज वापर वाढला की अधिक इंधन पुरवठा करणे आवश्यक आहे. हे गॅसोलीन इंजिन किंवा अंतर्गत ज्वलन जनरेटर कसे कार्य करते यासारखेच आहे. तांत्रिकदृष्ट्या, इंधन सेल अगदी सोप्या पद्धतीने अंमलात आणला जातो, कारण कोणतेही हलणारे भाग नसतात, डिझाइन सोपे आणि विश्वासार्ह आहे आणि अयशस्वी होण्याची शक्यता मूलभूतपणे अत्यंत लहान आहे.

प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्लीसह हायड्रोजन-ऑक्सिजन इंधन सेलमध्ये (उदाहरणार्थ "पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइटसह") पॉलिमर (नॅफियन, पॉलीबेन्झिमिडाझोल, इ.) पासून प्रोटॉन्स चालविणारा एक पडदा असतो, जो दोन इलेक्ट्रोड वेगळे करतो - एक एनोड आणि एक कॅथोड. प्रत्येक इलेक्ट्रोड सहसा समर्थित उत्प्रेरक-प्लॅटिनम किंवा प्लॅटिनॉइड्स आणि इतर संयुगे यांचे मिश्रण असलेली कार्बन प्लेट (मॅट्रिक्स) असते.

एनोड उत्प्रेरकावर, आण्विक हायड्रोजन विलग होतो आणि इलेक्ट्रॉन गमावतो. हायड्रोजन केशन्स झिल्ली ओलांडून कॅथोडमध्ये नेले जातात, परंतु इलेक्ट्रॉन बाह्य सर्किटला दान केले जातात कारण पडदा इलेक्ट्रॉन्समधून जाऊ देत नाही. कॅथोड उत्प्रेरकावर, ऑक्सिजन रेणू एक इलेक्ट्रॉन (जे बाह्य संप्रेषणाद्वारे पुरवले जाते) आणि येणारे प्रोटॉन यांच्याशी एकत्रित होते आणि पाणी बनवते, जे प्रतिक्रियेचे एकमेव उत्पादन आहे (स्टीम आणि / किंवा द्रव स्वरूपात).

होय, आज इलेक्ट्रिक कार लिथियम बॅटरीवर चालतात. तथापि, हायड्रोजन इंधन पेशी त्यांची जागा घेऊ शकतात. बॅटरीऐवजी, उर्जा स्त्रोत खूपच कमी वजनाचे समर्थन करेल. याव्यतिरिक्त, बॅटरी सेल जोडल्यामुळे वजन वाढल्यामुळे कारची शक्ती अजिबात वाढविली जाऊ शकत नाही, परंतु सिलिंडरमध्ये असताना सिस्टमला इंधनाचा पुरवठा समायोजित करून. म्हणून, कार उत्पादकांना हायड्रोजन इंधन पेशींसाठी उच्च अपेक्षा आहेत.

10 वर्षांपूर्वी, हायड्रोजन कार तयार करण्याचे काम जगभरातील अनेक देशांमध्ये, विशेषतः यूएसए आणि युरोपमध्ये सुरू झाले. वाहनात बसलेल्या विशेष फिल्टरिंग कंप्रेसर युनिटचा वापर करून थेट वातावरणातील हवेतून ऑक्सिजन काढता येतो. कॉम्प्रेस्ड हायड्रोजन हेवी-ड्युटी सिलेंडरमध्ये सुमारे 400 एटीएमच्या दाबाखाली साठवले जाते. इंधन भरण्यास काही मिनिटे लागतात.

2000 च्या दशकाच्या मध्यापासून युरोपमध्ये पर्यावरणास अनुकूल शहरी वाहतुकीची संकल्पना लागू केली गेली आहे: अशा प्रवासी बसेस अॅमस्टरडॅम, हॅम्बर्ग, बार्सिलोना आणि लंडनमध्ये फार पूर्वीपासून सापडल्या आहेत. एखाद्या महानगरात, हानिकारक उत्सर्जनाची अनुपस्थिती आणि आवाज कमी करणे अत्यंत महत्वाचे आहे. कोराडिया iLint ही पहिली हायड्रोजनवर चालणारी रेल्वे प्रवासी ट्रेन, 2018 मध्ये जर्मनीमध्ये सुरू झाली. 2021 पर्यंत, अशा आणखी 14 ट्रेन सुरू करण्याची योजना आहे.

पुढील 40 वर्षांमध्ये, कारसाठी प्राथमिक ऊर्जा स्त्रोत म्हणून हायड्रोजनकडे स्थलांतरित केल्याने जगातील ऊर्जा आणि अर्थव्यवस्थेत क्रांती होऊ शकते. तेल आणि वायू किमान आणखी 10 वर्षे मुख्य इंधन बाजार राहतील हे आता स्पष्ट झाले असले तरी.तथापि, अनेक तांत्रिक आणि आर्थिक अडथळे दूर करणे आवश्यक असूनही, काही देश हायड्रोजन इंधन पेशींसह वाहनांच्या निर्मितीमध्ये आधीच गुंतवणूक करत आहेत.

हायड्रोजन पायाभूत सुविधा, सुरक्षित गॅस स्टेशन तयार करणे हे मुख्य कार्य आहे, कारण हायड्रोजन हा एक स्फोटक वायू आहे. कोणत्याही प्रकारे, हायड्रोजनसह, वाहनांचे इंधन आणि देखभाल खर्च लक्षणीयरीत्या कमी केला जाऊ शकतो आणि विश्वासार्हता वाढवता येऊ शकते.

ब्लूमबर्गच्या अंदाजानुसार, 2040 पर्यंत कार सध्याच्या 13 दशलक्ष बॅरल प्रतिदिन ऐवजी 1,900 टेरावॉट तास वापरतील, जे विजेच्या मागणीच्या 8% असेल, तर आज जगात उत्पादित होणाऱ्या तेलाच्या 70% वाहतूक इंधनाच्या उत्पादनात जाते. . अर्थात, या टप्प्यावर, हायड्रोजन इंधन पेशींच्या तुलनेत बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहन बाजाराची शक्यता अधिक स्पष्ट आणि प्रभावी आहे.

2017 मध्ये, इलेक्ट्रिक वाहनांची बाजारपेठ $17.4 अब्ज होती, तर हायड्रोजन कारची बाजारपेठ फक्त $2 अब्ज इतकी होती. हा फरक असूनही, गुंतवणूकदारांना हायड्रोजन ऊर्जा आणि नवीन विकासासाठी वित्तपुरवठा करण्यात रस आहे.

अशा प्रकारे, 2017 मध्ये, हायड्रोजन परिषद तयार करण्यात आली, ज्यामध्ये ऑडी, बीएमडब्ल्यू, होंडा, टोयोटा, डेमलर, जीएम, ह्युंदाई सारख्या 39 प्रमुख कार उत्पादकांचा समावेश आहे. नवीन हायड्रोजन तंत्रज्ञान आणि त्यानंतरच्या व्यापक वितरणाचे संशोधन आणि विकास करणे हा त्याचा उद्देश आहे.