హైడ్రోజన్ పవర్ ప్లాంట్లు - పోకడలు మరియు అవకాశాలు

అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లు చాలా కాలంగా చాలా సురక్షితమైనవిగా పరిగణించబడుతున్నప్పటికీ, 2011లో జపాన్ యొక్క ఫుకుషిమా అణు విద్యుత్ ప్లాంట్‌లో జరిగిన ప్రమాదం మరోసారి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న ఇంధన ఇంజనీర్లను ఈ రకమైన శక్తితో సంబంధం ఉన్న పర్యావరణ సమస్యల గురించి ఆలోచించవలసి వచ్చింది.

అనేక EU దేశాలతో సహా అనేక దేశాల ప్రభుత్వాలు తమ ఆర్థిక వ్యవస్థలను ప్రత్యామ్నాయ శక్తికి బదిలీ చేయాలనే స్పష్టమైన ఉద్దేశ్యాన్ని ప్రకటించాయి, ఎటువంటి పెట్టుబడి లేకుండా, రాబోయే 5-10 సంవత్సరాలలో ఈ పరిశ్రమ కోసం బిలియన్ల యూరోలను వాగ్దానం చేశాయి. మరియు అటువంటి ప్రత్యామ్నాయం యొక్క అత్యంత ఆశాజనకంగా మరియు పర్యావరణపరంగా సురక్షితమైన రకాల్లో ఒకటి హైడ్రోజన్.

బొగ్గు, గ్యాస్ మరియు చమురు అయిపోతే, మహాసముద్రాలలో అపరిమిత హైడ్రోజన్ ఉంటుంది, అయినప్పటికీ అది దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో నిల్వ చేయబడదు, కానీ ఆక్సిజన్తో కూడిన రసాయన సమ్మేళనం రూపంలో - నీటి రూపంలో.

హైడ్రోజన్ అత్యంత పర్యావరణ అనుకూల శక్తి వనరు. హైడ్రోజన్‌ను పొందడం, రవాణా చేయడం, నిల్వ చేయడం మరియు ఉపయోగించడం కోసం లోహాలతో దాని పరస్పర చర్య గురించి మన జ్ఞానాన్ని విస్తరించడం అవసరం.

ఇక్కడ చాలా సమస్యలు ఉన్నాయి.వాటి పరిష్కారం కోసం వేచి ఉన్న వాటిలో కొన్ని ఇక్కడ ఉన్నాయి: మెమ్బ్రేన్ ఫిల్టర్‌లను ఉపయోగించి అత్యంత స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్ ఐసోటోపుల ఉత్పత్తి (ఉదాహరణకు, పల్లాడియం నుండి), సాంకేతికంగా ప్రయోజనకరమైన హైడ్రోజన్ బ్యాటరీల సృష్టి, పదార్థాల హైడ్రోజన్ ధరను ఎదుర్కోవడంలో సమస్య మొదలైనవి.

హైడ్రోజన్ యొక్క పర్యావరణ భద్రత, ఇతర సాంప్రదాయ శక్తి వనరులతో పోలిస్తే, ఎవరూ సందేహించరు: హైడ్రోజన్ దహన ఉత్పత్తి మళ్లీ ఆవిరి రూపంలో నీరు, ఇది పూర్తిగా విషపూరితం కాదు.

ఇంధనంగా హైడ్రోజన్‌ను ప్రాథమిక మార్పులు లేకుండా అంతర్గత దహన యంత్రాలలో, అలాగే టర్బైన్‌లలో సులభంగా ఉపయోగించవచ్చు మరియు గ్యాసోలిన్ కంటే ఎక్కువ శక్తిని పొందవచ్చు. గాలిలో గ్యాసోలిన్ దహన యొక్క నిర్దిష్ట వేడి 44 MJ / kg అయితే, హైడ్రోజన్ కోసం ఈ సంఖ్య సుమారు 141 MJ / kg, ఇది 3 రెట్లు ఎక్కువ. పెట్రోలియం ఉత్పత్తులు కూడా విషపూరితమైనవి.

హైడ్రోజన్ నిల్వ మరియు రవాణా ప్రత్యేక సమస్యలను కలిగించదు, లాజిస్టిక్స్ ప్రొపేన్ మాదిరిగానే ఉంటాయి, అయితే హైడ్రోజన్ మీథేన్ కంటే ఎక్కువ పేలుడుగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇక్కడ ఇంకా కొన్ని సూక్ష్మ నైపుణ్యాలు ఉన్నాయి.

హైడ్రోజన్ నిల్వ పరిష్కారాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి. మొదటి మార్గం సాంప్రదాయ కుదింపు మరియు ద్రవీకరణ, ఇది హైడ్రోజన్ యొక్క ద్రవ స్థితిని నిర్వహించడానికి దాని అల్ట్రా-తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను నిర్ధారించడానికి అవసరమైనప్పుడు. ఇది ఖరీదైనది.

రెండవ మార్గం మరింత ఆశాజనకంగా ఉంది - ఇది హైడ్రోజన్‌ను చురుకుగా శోషించడానికి మరియు తక్కువ వేడి వద్ద విడుదల చేయడానికి కొన్ని మిశ్రమ మెటల్ స్పాంజ్‌ల (వెనాడియం, టైటానియం మరియు ఇనుము యొక్క అధిక పోరస్ మిశ్రమాలు) సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఎనెల్ మరియు బిపి వంటి ప్రముఖ చమురు మరియు గ్యాస్ కంపెనీలు నేడు హైడ్రోజన్ శక్తిని చురుకుగా అభివృద్ధి చేస్తున్నాయి.కొన్ని సంవత్సరాల క్రితం, ఇటాలియన్ ఎనెల్ ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి హైడ్రోజన్ పవర్ ప్లాంట్‌ను ప్రారంభించింది, ఇది వాతావరణాన్ని కలుషితం చేయదు మరియు గ్రీన్హౌస్ వాయువులను విడుదల చేయదు. కానీ ఈ దిశలో ప్రధాన బర్నింగ్ పాయింట్ క్రింది ప్రశ్నలో ఉంది: హైడ్రోజన్ యొక్క పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిని చౌకగా ఎలా తయారు చేయాలి?

సమస్య ఏమిటంటే నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ చాలా విద్యుత్ అవసరం, మరియు హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తిని నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా ఖచ్చితంగా స్ట్రీమ్‌లో ఉంచినట్లయితే, ఒకే దేశంలో ఆర్థిక వ్యవస్థ కోసం హైడ్రోజన్ యొక్క పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి యొక్క ఈ పద్ధతి చాలా ఖరీదైనది: మూడు సార్లు, కాకపోతే నాలుగు సార్లు , పెట్రోలియం ఉత్పత్తుల నుండి దహన యొక్క సమానమైన వేడి పరంగా.. అదనంగా, పారిశ్రామిక ఎలక్ట్రోలైజర్‌లో ఒక చదరపు మీటర్ ఎలక్ట్రోడ్‌ల నుండి గంటకు గరిష్టంగా 5 క్యూబిక్ మీటర్ల గ్యాస్‌ను పొందవచ్చు. ఇది నెమ్మదిగా మరియు ఆర్థికంగా అసాధ్యమైనది.

పారిశ్రామిక వాల్యూమ్‌లలో హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అత్యంత ఆశాజనకమైన మార్గాలలో ఒకటి ప్లాస్మా-రసాయన పద్ధతి. ఇక్కడ, హైడ్రోజన్ నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ కంటే చౌకగా లభిస్తుంది. సమతౌల్యత లేని ప్లాస్మాట్రాన్‌లలో, అయస్కాంత క్షేత్రంలో అయనీకరణం చేయబడిన వాయువు ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం పంపబడుతుంది మరియు "వేడి చేయబడిన" ఎలక్ట్రాన్ల నుండి వాయువు యొక్క అణువులకు శక్తిని బదిలీ చేసే ప్రక్రియలో రసాయన ప్రతిచర్య జరుగుతుంది.

వాయువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత +300 నుండి +1000 ° C వరకు ఉంటుంది, అయితే హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తికి దారితీసే ప్రతిచర్య రేటు విద్యుద్విశ్లేషణ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ పద్ధతి హైడ్రోజన్‌ను పొందడం సాధ్యం చేస్తుంది, ఇది హైడ్రోకార్బన్‌ల నుండి పొందిన సాంప్రదాయ ఇంధనం కంటే రెండుసార్లు (మూడు రెట్లు కాదు) ఖరీదైనదిగా మారుతుంది.

ప్లాస్మా-రసాయన ప్రక్రియ రెండు దశల్లో జరుగుతుంది: మొదట, కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఆక్సిజన్ మరియు కార్బన్ మోనాక్సైడ్‌గా కుళ్ళిపోతుంది, తరువాత కార్బన్ మోనాక్సైడ్ నీటి ఆవిరితో చర్య జరుపుతుంది, ఇది హైడ్రోజన్‌కి మరియు ప్రారంభంలో ఉన్న అదే కార్బన్ డయాక్సైడ్‌కు దారితీస్తుంది (ఇది వినియోగించబడదు, మీరు మొత్తం లూప్ పరివర్తనను చూస్తే).

ప్రయోగాత్మక దశలో - హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ నుండి హైడ్రోజన్ యొక్క ప్లాస్మా-రసాయన ఉత్పత్తి, ఇది గ్యాస్ మరియు చమురు క్షేత్రాల అభివృద్ధిలో ప్రతిచోటా హానికరమైన ఉత్పత్తిగా మిగిలిపోయింది. తిరిగే ప్లాస్మా కేవలం సెంట్రిఫ్యూగల్ శక్తుల ద్వారా ప్రతిచర్య జోన్ నుండి సల్ఫర్ అణువులను బయటకు తీస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌గా మార్చడం యొక్క రివర్స్ రియాక్షన్ మినహాయించబడుతుంది. ఈ సాంకేతికత సాంప్రదాయ రకాలైన శిలాజ ఇంధనాలతో ఉత్పత్తి చేయబడిన హైడ్రోజన్ ధరను సమం చేస్తుంది, అదనంగా, సల్ఫర్ సమాంతరంగా తవ్వబడుతుంది.

మరియు జపాన్ ఇప్పటికే హైడ్రోజన్ శక్తి యొక్క ఆచరణాత్మక అభివృద్ధిని నేడు చేపట్టింది. కవాసకి హెవీ ఇండస్ట్రీస్ మరియు ఒబాయాషి 2018 నాటికి కొబ్ నగరానికి శక్తిని అందించడానికి హైడ్రోజన్ శక్తిని ఉపయోగించడం ప్రారంభించాలని ప్లాన్ చేస్తున్నారు. వాస్తవంగా ఎటువంటి హానికరమైన ఉద్గారాలు లేకుండా పెద్ద ఎత్తున విద్యుత్ ఉత్పత్తికి హైడ్రోజన్‌ను ఉపయోగించడం ప్రారంభించే వారిలో వారు మార్గదర్శకులు అవుతారు.

1 MW హైడ్రోజన్ పవర్ ప్లాంట్ నేరుగా కోబ్‌లో నిర్మించబడుతుంది, ఇక్కడ ఇది 10,000 మంది స్థానిక నివాసితులకు అంతర్జాతీయ కన్వెన్షన్ సెంటర్ మరియు వర్క్ ఆఫీసులకు విద్యుత్ సరఫరా చేస్తుంది. మరియు హైడ్రోజన్ నుండి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియలో స్టేషన్ వద్ద ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి స్థానిక ఇళ్ళు మరియు కార్యాలయ భవనాలకు సమర్థవంతమైన తాపనంగా మారుతుంది.

కవాసకి హెవీ ఇండస్ట్రీస్ ఉత్పత్తి చేసే గ్యాస్ టర్బైన్‌లు స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్‌తో సరఫరా చేయబడవు, కానీ 20% హైడ్రోజన్ మరియు 80% సహజ వాయువును మాత్రమే కలిగి ఉన్న ఇంధన మిశ్రమంతో అందించబడతాయి.ఈ ప్లాంట్ సంవత్సరానికి 20,000 హైడ్రోజన్ ఫ్యూయల్ సెల్ వాహనాలకు సమానమైన వాటిని వినియోగిస్తుంది, అయితే ఈ అనుభవం జపాన్ మరియు వెలుపల ఉన్న ప్రధాన హైడ్రోజన్ శక్తి అభివృద్ధికి నాంది అవుతుంది.

హైడ్రోజన్ నిల్వలు నేరుగా పవర్ ప్లాంట్ యొక్క భూభాగంలో నిల్వ చేయబడతాయి మరియు భూకంపం లేదా ఇతర ప్రకృతి వైపరీత్యాల సందర్భంలో కూడా స్టేషన్‌లో ఇంధనం ఉంటుంది, స్టేషన్ కీలకమైన కమ్యూనికేషన్‌ల నుండి కత్తిరించబడదు. 2020 నాటికి, కవాసకి హెవీ ఇండస్ట్రీస్ జపాన్‌లో హైడ్రోజన్ పవర్ ప్లాంట్ల యొక్క పెద్ద నెట్‌వర్క్‌ను అభివృద్ధి చేయాలని యోచిస్తున్నందున, కోబ్ ఓడరేవు ప్రధాన హైడ్రోజన్ దిగుమతుల కోసం మౌలిక సదుపాయాలను కలిగి ఉంటుంది.