हाइड्रोजन से चलने वाला वाहन

जब नए ऊर्जा स्रोतों की बात आती है, तो पवन ऊर्जा, जल विद्युत, सौर ऊर्जा और परमाणु ऊर्जा सभी प्रसिद्ध हैं, और उनमें से अधिकांश पूंजी बाजार के प्रिय हैं। हालाँकि, हाइड्रोजन, एक समान रूप से महत्वपूर्ण दावेदार के रूप में, अपेक्षाकृत अज्ञात बना हुआ है और इसमें मजबूत दृश्यता का अभाव है। फिर भी, समय बदल रहा है। नवंबर 2021 शंघाई आयात एक्सपो ने इस अंतर्निहित पैटर्न को तोड़ दिया। जापान की टोयोटा ने चीन में पहली बार दूसरी पीढ़ी की मिराई हाइड्रोजन ईंधन सेल यात्री कार का प्रदर्शन किया। इसकी अधिकतम सीमा 850 किलोमीटर है, जो एक ही झटके में अधिकांश लिथियम-संचालित नई ऊर्जा वाहनों को पार कर जाती है।

आजकल, तथाकथित "हाइड्रोजन से चलने वाला वाहन"विशेष रूप से हाइड्रोजन ईंधन सेल कारों को संदर्भित करता है। हालांकि, लिथियम-आयन बैटरी के विपरीत, हाइड्रोजन ईंधन सेल अनिवार्य रूप से ऐसे उपकरण हैं जो हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। पारंपरिक ईंधन के विपरीत, इस रासायनिक प्रतिक्रिया का अंतिम उपोत्पाद पूरी तरह से पानी है वाहन जो कार्बन ऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड और सल्फर ऑक्साइड जैसे पदार्थों का उत्सर्जन करते हैं। इसलिए, हाइड्रोजन को "शून्य उत्सर्जन" प्राप्त करने में सक्षम ऊर्जा स्रोत माना जाता है।

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं में, टाइटेनियम एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं में टाइटेनियम निर्मित द्विध्रुवी प्लेटों में पतली मोटाई, उत्कृष्ट चालकता, अच्छे तापीय गुण, उच्च यांत्रिक शक्ति और कुशल गैस अलगाव होता है। ये विशेषताएँ कोशिका की शक्ति घनत्व को बढ़ाने में सहायता करती हैं। जापान का टोयोटा मिराई ईंधन सेल वाहन टाइटेनियम निर्मित द्विध्रुवी प्लेटों का उपयोग करता है। इसके अतिरिक्त, गैस प्रसार परत (जीडीएल या पीटीएल), जो इलेक्ट्रोलाइज़र की लागत का 17% है, एनोड बेस सामग्री के रूप में उच्च-प्रदर्शन औद्योगिक-ग्रेड टाइटेनियम को नियोजित करती है, जो अधिकतम गतिविधि की प्राप्ति को सक्षम करती है।

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के मूल कार्य सिद्धांत में हाइड्रोजन को कोशिका के सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर उत्प्रेरक (प्लैटिनम) से गुजरना शामिल है, जहां यह इलेक्ट्रॉनों और हाइड्रोजन आयनों में विघटित हो जाता है। फिर हाइड्रोजन आयन एक प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक पहुंचते हैं, जहां वे पानी और गर्मी बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। इसके साथ ही, इलेक्ट्रॉन सकारात्मक इलेक्ट्रोड से बाहरी सर्किट के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में प्रवाहित होते हैं, जिससे विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है।

सरल शब्दों में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन ईंधन सेल के भीतर मिलकर बिजली और पानी का उत्पादन करते हैं। बिजली वाहन को शक्ति प्रदान करती है, जबकि पानी वाहन से निकलने वाला एकमात्र उपोत्पाद है।

इस परिचालन सिद्धांत से, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के महत्वपूर्ण लाभ तीन गुना हैं:

सबसे पहले, स्वच्छता: कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन से बचने का एकमात्र उपोत्पाद पानी है।

दूसरा, सुरक्षा:दहन-आधारित प्रणालियों के विपरीत, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं को चलाने वाली विद्युत रासायनिक प्रक्रिया सहज दहन या विस्फोट के जोखिम को कम करती है।

तीसरा, सुविधा: एचहाइड्रोजन गैस को संपीड़ित किया जा सकता है, जिससे इसके परिवहन और भंडारण की सुविधा मिलती है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि हाइड्रोजन से चलने वाले वाहनों में ईंधन सेल पारंपरिक रासायनिक बैटरियों से भिन्न होता है। एक ईंधन सेल बिना दहन के हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया की सुविधा प्रदान करता है, उपोत्पाद के रूप में पानी का उत्पादन करता है और विद्युत ऊर्जा जारी करता है।

हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहनों में विद्युत ऊर्जा ईंधन सेल स्टैक के भीतर संग्रहीत हाइड्रोजन और वायुमंडलीय ऑक्सीजन के बीच प्रतिक्रिया के माध्यम से तुरंत उत्पन्न होती है, इलेक्ट्रिक वाहनों के विपरीत जो उपयोग करने से पहले बाहरी ग्रिड से ऊर्जा संग्रहीत करते हैं। इसलिए, हाइड्रोजन वाहनों में "ईंधन सेल" नाम के बावजूद, उनकी ऊर्जा रिलीज प्रक्रिया इलेक्ट्रिक वाहनों में ऊर्जा भंडारण प्रक्रिया की तुलना में आंतरिक दहन इंजन (बाह्य ऑक्सीजन के साथ गैसोलीन पर प्रतिक्रिया) के समान है।

आंतरिक दहन इंजन वाहनों के समान, हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन में सबसे महंगा घटक ऊर्जा भंडारण उपकरण के बजाय ऊर्जा उत्पादन उपकरण है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक वाहनों में, सबसे महंगा घटक बैटरी है, और बैटरी के भीतर, यह है) एनोड, कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट)। विशेष रूप से, यह हाइड्रोजन भंडारण टैंक के बजाय ईंधन सेल स्टैक है।

हाइड्रोजन ईंधन सेल प्रणालियों, विशेष रूप से ईंधन सेल स्टैक की अपेक्षाकृत उच्च लागत के कारण, वर्तमान चरण में हाइड्रोजन वाहन उत्पादन लागत शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों और पारंपरिक दहन इंजन वाहनों की तुलना में अधिक है। यह लागत कारक हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन उद्योग के विकास में एक महत्वपूर्ण बाधा बना हुआ है।