శుభ్రమైన రవాణా కోసం హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాల పోకడలు మరియు అవకాశాలు

ఈ వ్యాసం హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలు, పోకడలు మరియు వాటి అప్లికేషన్ కోసం అవకాశాలపై దృష్టి పెడుతుంది. హైడ్రోజన్ ఆధారిత ఇంధన కణాలు నేడు ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమలో పెరుగుతున్న దృష్టిని ఆకర్షిస్తున్నాయి, ఎందుకంటే 20వ శతాబ్దం అంతర్గత దహన యంత్రం యొక్క శతాబ్దం అయితే, 21వ శతాబ్దం ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమలో హైడ్రోజన్ శక్తి యొక్క శతాబ్దం కావచ్చు. . ఇప్పటికే నేడు, హైడ్రోజన్ కణాలకు కృతజ్ఞతలు, అంతరిక్ష నౌకలు పని చేస్తాయి మరియు ప్రపంచంలోని కొన్ని దేశాలలో, హైడ్రోజన్ విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి 10 సంవత్సరాలకు పైగా ఉపయోగించబడింది.

హైడ్రోజన్ ఇంధన ఘటం అనేది బ్యాటరీ వంటి ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పరికరం, ఇది హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ మధ్య రసాయన ప్రతిచర్య ద్వారా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు రసాయన ప్రతిచర్య యొక్క ఉత్పత్తి స్వచ్ఛమైన నీరు, అయితే సహజ వాయువును కాల్చడం, ఉదాహరణకు, పర్యావరణానికి హానికరమైన కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

అదనంగా, హైడ్రోజన్ కణాలు అధిక సామర్థ్యంతో పనిచేయగలవు, అందుకే అవి ప్రత్యేకంగా ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి. సమర్థవంతమైన, పర్యావరణ అనుకూలమైన కారు ఇంజిన్‌లను ఊహించుకోండి.కానీ మొత్తం అవస్థాపన ప్రస్తుతం పెట్రోలియం ఉత్పత్తుల కోసం నిర్మించబడింది మరియు ప్రత్యేకించబడింది మరియు ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమలో హైడ్రోజన్ కణాల భారీ-స్థాయి పరిచయం దీనిని మరియు ఇతర అడ్డంకులను ఎదుర్కొంటుంది.

ఇంతలో, 1839 నుండి హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ రసాయనికంగా మిళితం అవుతాయని మరియు తద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పొందవచ్చని తెలిసింది, అనగా నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ రివర్సిబుల్ - ఇది ధృవీకరించబడిన శాస్త్రీయ వాస్తవం. ఇప్పటికే 19 వ శతాబ్దంలో, ఇంధన కణాలు అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించాయి, అయితే చమురు ఉత్పత్తి అభివృద్ధి మరియు అంతర్గత దహన యంత్రం యొక్క సృష్టి హైడ్రోజన్ శక్తి వనరులను వదిలివేసింది మరియు అవి అన్యదేశ, లాభదాయకం మరియు ఖరీదైన ఉత్పత్తిగా మారాయి.

1950 లలో, NASA హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలను ఆశ్రయించవలసి వచ్చింది, ఆపై అవసరం లేకుండా. వారి అంతరిక్ష నౌక కోసం వారికి కాంపాక్ట్ మరియు సమర్థవంతమైన పవర్ జనరేటర్ అవసరం. ఫలితంగా, అపోలో మరియు జెమిని హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలపై అంతరిక్షంలోకి వెళ్లాయి, ఇది ఉత్తమ పరిష్కారంగా మారింది.

నేడు, ఇంధన కణాలు పూర్తిగా ప్రయోగాత్మక సాంకేతికతకు దూరంగా ఉన్నాయి మరియు గత 20 సంవత్సరాలలో వాటి విస్తృత వాణిజ్యీకరణలో గణనీయమైన పురోగతి సాధించబడింది.

హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలపై అధిక ఆశలు పెట్టుకోవడం వృథా కాదు. వారి పని ప్రక్రియలో, పర్యావరణ కాలుష్యం తక్కువగా ఉంటుంది, సాంకేతిక ప్రయోజనాలు మరియు భద్రత స్పష్టంగా ఉన్నాయి, అదనంగా, ఈ రకమైన ఇంధనం ప్రాథమికంగా స్వయంప్రతిపత్తి కలిగి ఉంటుంది మరియు భారీ మరియు ఖరీదైన లిథియం బ్యాటరీలను భర్తీ చేయగలదు.

హైడ్రోజన్ సెల్ యొక్క ఇంధనం రసాయన ప్రతిచర్య సమయంలో నేరుగా శక్తిగా మార్చబడుతుంది మరియు ఇక్కడ సాంప్రదాయ దహనం కంటే ఎక్కువ శక్తి లభిస్తుంది.ఇది తక్కువ ఇంధనాన్ని వినియోగిస్తుంది మరియు శిలాజ ఇంధనాలను ఉపయోగించే సారూప్య పరికరం కంటే సామర్థ్యం మూడు రెట్లు ఎక్కువ.

సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ప్రతిచర్య సమయంలో ఉత్పన్నమయ్యే నీరు మరియు వేడిని ఉపయోగించుకునే విధానం అంత బాగా నిర్వహించబడుతుంది. హానికరమైన పదార్ధాల ఉద్గారాలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే నీరు, శక్తి మరియు వేడి మాత్రమే విడుదలవుతాయి, సాంప్రదాయ ఇంధనాన్ని కాల్చే అత్యంత విజయవంతంగా నిర్వహించబడిన ప్రక్రియతో కూడా, నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లు, సల్ఫర్, కార్బన్ మరియు ఇతర అనవసరమైన దహన ఉత్పత్తులు అనివార్యంగా ఏర్పడతాయి.

అదనంగా, సాంప్రదాయ ఇంధన పరిశ్రమలు పర్యావరణంపై హానికరమైన ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలు పర్యావరణ వ్యవస్థపై ప్రమాదకరమైన దాడిని నివారిస్తాయి, ఎందుకంటే హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి పూర్తిగా పునరుత్పాదక ఇంధన వనరుల నుండి సాధ్యమవుతుంది. ఈ వాయువు యొక్క లీకేజీ కూడా ప్రమాదకరం కాదు, ఎందుకంటే ఇది తక్షణమే ఆవిరైపోతుంది.

ఇంధన సెల్ దాని ఆపరేషన్ కోసం ఏ ఇంధన హైడ్రోజన్ పొందబడుతుందో పట్టింపు లేదు. kWh / l లో శక్తి సాంద్రత ఒకే విధంగా ఉంటుంది మరియు ఇంధన కణాలను సృష్టించే సాంకేతికతను మెరుగుపరచడంతో ఈ సూచిక నిరంతరం పెరుగుతోంది.

సహజ వాయువు, బొగ్గు, బయోమాస్ లేదా విద్యుద్విశ్లేషణ (గాలి, సౌరశక్తి మొదలైన వాటి ద్వారా) ఏదైనా అనుకూలమైన స్థానిక మూలం నుండి హైడ్రోజన్‌ను పొందవచ్చు.

సెల్ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి మరియు మూలకం యొక్క రకాన్ని బట్టి 80 నుండి 1000 ° C వరకు మారవచ్చు, అయితే సంప్రదాయ ఆధునిక అంతర్గత దహన యంత్రంలో ఉష్ణోగ్రత 2300 ° Cకి చేరుకుంటుంది.ఇంధన ఘటం కాంపాక్ట్, ఉత్పత్తి సమయంలో కనీసం శబ్దాన్ని విడుదల చేస్తుంది, హానికరమైన పదార్ధాల ఉద్గారాలు లేవు, కాబట్టి ఇది పనిచేసే వ్యవస్థలో ఏదైనా అనుకూలమైన ప్రదేశంలో ఉంచబడుతుంది.

సూత్రప్రాయంగా, విద్యుత్తు మాత్రమే కాకుండా, రసాయన ప్రతిచర్య సమయంలో విడుదలయ్యే వేడిని కూడా ఉపయోగకరమైన ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించవచ్చు, ఉదాహరణకు నీటిని వేడి చేయడం, స్పేస్ హీటింగ్ లేదా శీతలీకరణ కోసం - ఈ విధానంతో, సెల్‌లో శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే సామర్థ్యం చేరుకుంటుంది. 90%.

కణాలు లోడ్‌లో మార్పులకు సున్నితంగా ఉంటాయి, కాబట్టి విద్యుత్ వినియోగం పెరిగేకొద్దీ, ఎక్కువ ఇంధనాన్ని సరఫరా చేయాలి. ఇది గ్యాసోలిన్ ఇంజిన్ లేదా అంతర్గత దహన జనరేటర్ ఎలా పనిచేస్తుందో అదే విధంగా ఉంటుంది. సాంకేతికంగా, ఇంధన సెల్ చాలా సరళంగా అమలు చేయబడుతుంది, కదిలే భాగాలు లేనందున, డిజైన్ సరళమైనది మరియు నమ్మదగినది మరియు వైఫల్యం సంభావ్యత ప్రాథమికంగా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.

ప్రోటాన్ మార్పిడి పొరతో కూడిన హైడ్రోజన్-ఆక్సిజన్ ఇంధన ఘటం (ఉదాహరణకు "పాలిమర్ ఎలక్ట్రోలైట్‌తో") ఒక పాలిమర్ (నాఫియాన్, పాలీబెంజిమిడాజోల్ మొదలైనవి) నుండి ప్రోటాన్‌లను నిర్వహించే పొరను కలిగి ఉంటుంది, ఇది రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌లను వేరు చేస్తుంది - ఒక యానోడ్ మరియు కాథోడ్. ప్రతి ఎలక్ట్రోడ్ సాధారణంగా కార్బన్ ప్లేట్ (మాతృక) మద్దతు ఉన్న ఉత్ప్రేరకం-ప్లాటినం లేదా ప్లాటినాయిడ్స్ మరియు ఇతర సమ్మేళనాల మిశ్రమం.

యానోడ్ ఉత్ప్రేరకంపై, మాలిక్యులర్ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రాన్‌లను విడదీస్తుంది మరియు కోల్పోతుంది. హైడ్రోజన్ కాటయాన్‌లు పొర మీదుగా క్యాథోడ్‌కు రవాణా చేయబడతాయి, అయితే ఎలక్ట్రాన్‌లు బాహ్య సర్క్యూట్‌కు విరాళంగా ఇవ్వబడతాయి, ఎందుకంటే పొర ఎలక్ట్రాన్‌లను దాటడానికి అనుమతించదు. కాథోడ్ ఉత్ప్రేరకంపై, ఆక్సిజన్ అణువు ఒక ఎలక్ట్రాన్ (ఇది బాహ్య సమాచారాల ద్వారా సరఫరా చేయబడుతుంది) మరియు ఇన్‌కమింగ్ ప్రోటాన్‌తో మిళితం అవుతుంది మరియు నీటిని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ప్రతిచర్య యొక్క ఏకైక ఉత్పత్తి (ఆవిరి మరియు / లేదా ద్రవ రూపంలో).

అవును, నేడు ఎలక్ట్రిక్ కార్లు లిథియం బ్యాటరీలతో నడుస్తాయి. అయినప్పటికీ, హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలు వాటిని భర్తీ చేయగలవు. బ్యాటరీకి బదులుగా, పవర్ సోర్స్ చాలా తక్కువ బరువుకు మద్దతు ఇస్తుంది. అదనంగా, బ్యాటరీ కణాలను జోడించడం వల్ల బరువు పెరగడం వల్ల కారు యొక్క శక్తిని పెంచడం సాధ్యం కాదు, కానీ సిలిండర్‌లో ఉన్నప్పుడు సిస్టమ్‌కు ఇంధన సరఫరాను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా. అందువల్ల, కార్ల తయారీదారులు హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలపై అధిక అంచనాలను కలిగి ఉన్నారు.

10 సంవత్సరాల క్రితం, హైడ్రోజన్ కార్ల సృష్టిపై పని ప్రపంచంలోని అనేక దేశాలలో, ముఖ్యంగా USA మరియు ఐరోపాలో ప్రారంభమైంది. వాహనంలో ఉన్న ప్రత్యేక ఫిల్టరింగ్ కంప్రెసర్ యూనిట్‌ని ఉపయోగించి ఆక్సిజన్‌ను నేరుగా వాతావరణ గాలి నుండి సేకరించవచ్చు. కంప్రెస్డ్ హైడ్రోజన్ దాదాపు 400 atm ఒత్తిడిలో హెవీ డ్యూటీ సిలిండర్‌లో నిల్వ చేయబడుతుంది. ఇంధనం నింపడానికి కొన్ని నిమిషాలు పడుతుంది.

పర్యావరణ అనుకూల పట్టణ రవాణా భావన 2000ల మధ్యకాలం నుండి యూరప్‌లో వర్తింపజేయబడింది: అటువంటి ప్రయాణీకుల బస్సులు ఆమ్‌స్టర్‌డామ్, హాంబర్గ్, బార్సిలోనా మరియు లండన్‌లలో చాలా కాలంగా కనుగొనబడ్డాయి.ఒక మహానగరంలో, హానికరమైన ఉద్గారాలు మరియు తగ్గిన శబ్దం చాలా ముఖ్యమైనవి. 2018లో జర్మనీలో ప్రారంభించబడిన మొదటి హైడ్రోజన్‌తో నడిచే రైల్వే ప్యాసింజర్ రైలు Corradia iLint. 2021 నాటికి, ఇలాంటి మరో 14 రైళ్లను ప్రారంభించేందుకు ప్రణాళిక చేయబడింది.

తదుపరి 40 సంవత్సరాలలో, కార్లకు ప్రాథమిక శక్తి వనరుగా హైడ్రోజన్‌కి మారడం ప్రపంచ శక్తి మరియు ఆర్థిక వ్యవస్థలో విప్లవాత్మక మార్పులు చేయగలదు. చమురు మరియు వాయువు కనీసం మరో 10 సంవత్సరాల వరకు ప్రధాన ఇంధన మార్కెట్‌గా ఉంటాయని ఇప్పుడు స్పష్టంగా ఉన్నప్పటికీ.అయినప్పటికీ, అనేక సాంకేతిక మరియు ఆర్థిక అడ్డంకులను అధిగమించాల్సిన అవసరం ఉన్నప్పటికీ, కొన్ని దేశాలు హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలతో వాహనాల సృష్టిలో ఇప్పటికే పెట్టుబడులు పెడుతున్నాయి.

హైడ్రోజన్ మౌలిక సదుపాయాలను సృష్టించడం, సురక్షితమైన గ్యాస్ స్టేషన్లు ప్రధాన పని, ఎందుకంటే హైడ్రోజన్ ఒక పేలుడు వాయువు. ఎలాగైనా, హైడ్రోజన్‌తో, వాహన ఇంధనం మరియు నిర్వహణ ఖర్చులు గణనీయంగా తగ్గుతాయి మరియు విశ్వసనీయతను పెంచవచ్చు.

బ్లూమ్‌బెర్గ్ అంచనాల ప్రకారం, 2040 నాటికి కార్లు రోజుకు ప్రస్తుత 13 మిలియన్ బారెల్స్‌కు బదులుగా 1,900 టెరావాట్ గంటలను వినియోగిస్తాయి, ఇది విద్యుత్ డిమాండ్‌లో 8% ఉంటుంది, అయితే నేడు ప్రపంచంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన చమురులో 70% రవాణా ఇంధన ఉత్పత్తికి వెళుతుంది. . వాస్తవానికి, ఈ సమయంలో, బ్యాటరీ ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల మార్కెట్ అవకాశాలు హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాల విషయంలో కంటే చాలా స్పష్టంగా మరియు ఆకట్టుకునే విధంగా ఉన్నాయి.

2017లో ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల మార్కెట్ 17.4 బిలియన్ డాలర్లు కాగా, హైడ్రోజన్ కార్ మార్కెట్ విలువ కేవలం 2 బిలియన్ డాలర్లు. ఈ వ్యత్యాసం ఉన్నప్పటికీ, పెట్టుబడిదారులు హైడ్రోజన్ శక్తిపై ఆసక్తిని కొనసాగించారు మరియు కొత్త పరిణామాలకు ఆర్థిక సహాయం చేస్తారు.

అందువలన, 2017 లో, హైడ్రోజన్ కౌన్సిల్ సృష్టించబడింది, ఇందులో ఆడి, BMW, హోండా, టయోటా, డైమ్లర్, GM, హ్యుందాయ్ వంటి 39 ప్రధాన కార్ల తయారీదారులు ఉన్నారు. కొత్త హైడ్రోజన్ సాంకేతికతలను మరియు వాటి తదుపరి విస్తృత పంపిణీని పరిశోధించడం మరియు అభివృద్ధి చేయడం దీని ఉద్దేశ్యం.