हाइड्रोजन ऊर्जा का उपयोग। क्या भविष्य के लिए कोई संभावनाएं हैं? जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन
स्रोत: www.rbc.ru/opinions/technology_and_media/13/07/2016/5784e0879a7947ba3bfe0405
व्लादिमीर तुमानोव,
प्रयोगशाला के प्रमुख "विद्युत ऊर्जा की ड्राइव"
भौतिक रसायन विज्ञान विभाग "MISiS"
हाइड्रोजन, सौर विकिरण और हवा के विपरीत, वास्तव में ऊर्जा का मुख्य स्रोत बन सकता है, लेकिन यह भविष्य में दूर का मामला है।
150 से अधिक वर्षों के लिए, वैज्ञानिकों ने जाना कि जब हाइड्रोजन और ऑक्सीजन मिलकर पानी बनाते हैं, तो एक रासायनिक प्रतिक्रिया ऊर्जा जारी करती है। विद्युत प्रवाह के रूप में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए दो गैसों के नियंत्रित संयोजन का उपयोग करने वाले उपकरणों को ईंधन सेल कहा जाता है। यह उभरती हुई तकनीक एक राष्ट्रव्यापी "हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था" की दृष्टि को कम करती है जिसमें जल वाष्प ईंधन सेल वाहनों से एकमात्र रास्ता होगा, और अमेरिका तेल ईंधन पर अपनी निर्भरता को काफी कम कर देगा।
उनके विकास और सफल बाजार परिचय में तेजी लाने के लिए, ईंधन कोशिकाओं पर महत्वपूर्ण सार्वजनिक और निजी शोध किए गए हैं। स्टेशनों को भरने का नेटवर्क व्यापक होगा या नहीं, यह उपभोक्ता की प्राथमिकताओं में होने वाली लागत और परिवर्तनों पर निर्भर करेगा। चूंकि ईंधन कोशिकाएं आपको बिजली पैदा करने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया को विनियमित करने की अनुमति देती हैं, इसलिए उन्हें अक्सर पर्यावरण के अनुकूल माना जाता है। हालांकि, यह वाहन से केवल निकास का वर्णन करता है, न कि गैसीय हाइड्रोजन के उत्पादन से जुड़ी प्रक्रियाओं का।
लगभग हर कोई ऊर्जा क्षेत्र में हाइड्रोकार्बन युग के आगामी अंत की बात करता है। विवाद समय को लेकर अधिक है। उदाहरण के लिए, हाल ही में सेंट पीटर्सबर्ग आर्थिक मंच में, ऊर्जा मंत्री अलेक्जेंडर नोवाक ने कहा कि तेल और गैस 2040 तक ऊर्जा के मुख्य स्रोत बने रहेंगे। और सर्बैंक, जर्मन ग्रीफ के प्रमुख के अनुसार, वे 2030 के मोड़ पर - पहले ऊर्जा के मुख्य स्रोत बनना बंद कर देंगे।
तरल ईंधन, आमतौर पर कटा हुआ संयंत्र सामग्री से प्राप्त होता है, मुख्य रूप से परिवहन के लिए उपयोग किया जाता है। वे जीवाश्म ईंधन से भिन्न होते हैं जो रूपांतरित कार्बनिक पदार्थों से उत्पन्न होते हैं जो लाखों वर्षों से पृथ्वी की पपड़ी में रह रहे हैं।
ब्रह्मांड में मौजूद सभी तत्वों में से, हाइड्रोजन सबसे आम है। हाइड्रोजन गैस में रंगहीन, बेस्वाद और अदृश्य सहित उल्लेखनीय विशेषताएं हैं, जो इसे गर्म रूप से प्रेतवाधित बनाती हैं। इसे उत्सर्जन के नवीकरणीय, बेकार और शून्य ऊर्जा संसाधन में भी परिवर्तित किया जा सकता है। इसे नई ऊर्जा अर्थव्यवस्था की आधारशिला माना जाता है।
तेल, गैस, हाइड्रोजन
मेरी राय में, ऊर्जा के किस स्रोत के बारे में बहस बेहतर है: प्रकृति ने उन्हें बड़ी मात्रा में बनाया, और मानव जाति द्वारा विकसित निष्कर्षण और प्रौद्योगिकियों की क्षमता के आधार पर, यह या वह स्रोत मुख्य होगा।
लेकिन तकनीकी प्रगति के विभिन्न चरणों में, मानव जाति को नए ऊर्जा स्रोतों के पक्ष में चुनने की आवश्यकता का बार-बार सामना करना पड़ा है। औद्योगिक क्रांति के साथ, जैविक (दूसरे शब्दों में, जलाऊ लकड़ी) का परिवर्तन कोयला आया, फिर तेल और गैस दिखाई दिया, और हाइड्रोजन ऊर्जा के क्षेत्र में विकास हुआ। आज, जब खपत हर दिन बढ़ रही है, तो हाइड्रोकार्बन ऊर्जा के भविष्य के बारे में अधिक से अधिक सवाल उठते हैं। परमाणु ऊर्जा के बारे में विवाद हैं, नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन पर काम चल रहा है।
हाइड्रोजन गैस विकसित करने के बाद उन्होंने पहली बार एक अलग तत्व के रूप में उनकी पहचान की, जस्ता धातु को हाइड्रोक्लोरिक एसिड से उजागर किया। हेनरी कैवेन्डिश ने रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन के एक प्रदर्शन के दौरान एक और उल्लेखनीय खोज की, जब उन्होंने हाइड्रोजन गैस की एक चिंगारी पेश की, जिससे इस प्रक्रिया में पानी का उत्पादन हुआ। इस ऐतिहासिक विकास ने उन्हें यह निष्कर्ष निकालने के लिए प्रेरित किया कि पानी में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। तब से, हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी आज शेयरधारिता में बढ़ी है और आज इसका उपयोग इलेक्ट्रिक वाहनों, विद्युत प्रणालियों और स्वच्छ पानी के उत्पादन के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता है।
हालांकि, अगले 20 वर्षों में हाइड्रोकार्बन युग के अंत के बारे में बात करना असंभव है। इसके अलावा, जिन संसाधनों के साथ प्रकृति ने मानवता प्रदान की है, वे नए वैकल्पिक स्रोतों के उद्भव और विकास के बावजूद सक्रिय रूप से उपभोग किए जाएंगे। आज जो खनिज मानव जाति के लिए उपलब्ध हैं, वे लंबे समय तक पर्याप्त होंगे। इस तथ्य के बारे में बात करें कि 50 वर्षों में तेल पृथ्वी पर समाप्त हो जाएगा, मूर्खता: इसके विकास की प्रक्रिया अंतहीन है। अगले 400 वर्षों तक कोयला भंडार समाप्त नहीं होगा। तेल और गैस 2040 तक ऊर्जा के मुख्य स्रोत बने रहेंगे।
हाइड्रोजन ब्रह्मांड का सबसे सरल और सबसे आम तत्व है। यद्यपि यह लगभग हर जगह मौजूद है - हवा में, अंतरिक्ष में, पृथ्वी में - यह शायद ही कभी एक है। यह पानी जैसे अन्य तत्वों के संयोजन में उपलब्ध है। पानी में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। इसका मतलब है कि यह आमतौर पर दूसरे तत्व के साथ संयुक्त होता है, जो इसे ऊर्जा का एक उपयोगी स्रोत बनाने के लिए इसे निकालने और परिवर्तित करने के लिए आवश्यक बनाता है। हाइड्रोजन कई कार्बनिक यौगिकों में भी पाया जाता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन में, जो गैसोलीन, प्रोपेन, और मेथनॉल जैसे ईंधन की ओर जाता है।
लेकिन लंबी अवधि में, ऊर्जा का सबसे प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल स्रोत सौर विकिरण या पवन नहीं होगा, जो अब बहुत कुछ कहा जाता है, लेकिन आवर्त सारणी में हाइड्रोजन पहला तत्व है। 40 ग्राम हाइड्रोजन से आप 1 kWh ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। तकनीकी रूप से, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन एक ईंधन सेल के माध्यम से जुड़े होते हैं, जहां उनकी रासायनिक ऊर्जा एक झिल्ली के माध्यम से बिजली में परिवर्तित हो जाती है। प्रतिक्रिया उत्पाद पानी है!
परमाणु हाइड्रोजन प्राप्त करना
हाइड्रोजन का उपयोग करने के साथ सबसे बड़ी समस्या इसे अपने शुद्ध रूप में इकट्ठा करना है। हाइड्रोजन का रसायन विज्ञान बहुत सरल है - एक परमाणु में केवल एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन होते हैं। गैसीय रूप में, इसे ईंधन के रूप में जलाया जा सकता है। इसे शक्ति कोशिकाओं में संग्रहीत किया जा सकता है जो विस्फोटक ऊर्जा उत्पन्न करते हैं और रॉकेट और अंतरिक्ष यान को स्थानांतरित करते हैं। यह अस्थिर और दहनशील है, और बहुत, बहुत शक्तिशाली है।
हाइड्रोजन को क्रायोजेनिक या संपीड़ित हवा में गैस के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है। हाइड्रोजन की एक महत्वपूर्ण मात्रा को समायोजित करने के लिए बड़ी मात्रा में भंडारण स्थान की आवश्यकता होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि अणु एक दूसरे से बहुत दूर हैं, और गैस प्रकाश है, जो इसे बहुत सामान्य बनाता है। उदाहरण के लिए, गैसोलीन के रूप में एक सिलेंडर में हाइड्रोजन की समान मात्रा को शामिल करने के लिए, बहुत भारी कंटेनर बनाया जाता है।
मूल्य का मुद्दा
19 वीं सदी के अंत में, ईंधन कोशिकाओं पर या गैसोलीन इंजनों पर परिवहन कैसे विकसित होता रहेगा, इस पर विवाद पैदा हो गया। इस तथ्य के बावजूद कि हाइड्रोजन ऊर्जा ने अधिक दक्षता दी, इंजन ने अधिक तकनीकी तत्परता और पेट्रोलियम से मोटर तेल की उपलब्धता के कारण जीता, जो हाइड्रोजन से सस्ता है। ईंधन हाइड्रोजन तत्वों को पेश करने का दूसरा प्रयास बीसवीं शताब्दी के अंत में हुआ। दुनिया के लगभग सभी प्रमुख ऑटो दिग्गजों ने पारिस्थितिक परिवहन के हाइड्रोजन मॉडल विकसित किए हैं। हालांकि, आज तक, सस्ते हाइड्रोजन प्राप्त करने की समस्या हल नहीं हुई है। तेल की लागत में तेज गिरावट परिवहन और स्थिर ऊर्जा में हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों की शुरूआत के समय को भी स्थगित कर देती है।
हाइड्रोजन ऊर्जा बिजली में कैसे बदल जाती है?
हाइड्रोजन गैस एक महंगा और जटिल ईंधन है क्योंकि इसे किसी भी तत्व से अलग किया जाना चाहिए जिससे यह जुड़ा हुआ है। हाइड्रोजन गैस उत्पादन में अक्सर बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो इसे ऊर्जा का महंगा स्रोत बनाती है। हाइड्रोजन को उसके संबद्ध तत्वों से अलग करने के कई तरीके हैं।
इससे पहले कि हम विचार करें कि हाइड्रोजन को बिजली में कैसे बदला जाता है, यह जानना उपयोगी होगा कि हाइड्रोजन का उत्पादन कैसे किया जाता है। हाइड्रोजन दो मूल तरीकों का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है; भाप सुधार और इलेक्ट्रोलिसिस। यह विधि हाइड्रोकार्बन ईंधन जैसे मीथेन, तेल, नवीकरणीय तरल ईंधन, गैसीफाइड बायोमास, गैसीफाइड कोयला और प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन का उत्पादन करती है। यह हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया एक उपचार उपकरण का उपयोग करती है जिसे सुधारक कहा जाता है। सुधारक हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए उच्च तापमान पर हाइड्रोकार्बन ईंधन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
प्रकृति में हाइड्रोजन का मुख्य स्रोत पानी है। महासागरों में भारी मात्रा में पानी है। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि लगभग 480 किमी की गहराई पर संरचनात्मक भूजल की मात्रा सभी महासागरों की तुलना में कई गुना अधिक है।
साधारण इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन करना महंगा है: इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। लेकिन एक सूर्य है - हमारी सभ्यता के लिए यह प्रकाश ऊर्जा का एक अंतहीन स्रोत है। फोटोलिसिस द्वारा सबसे प्रभावी रूप से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में पानी को विघटित करने के लिए - प्रक्रिया सीधे सौर विकिरण के प्रभाव में विशेष कोशिकाओं में जाती है।
आज, स्टीम सुधार तकनीक का उपयोग करके 90% से अधिक हाइड्रोजन गैस का उत्पादन किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस एक ऐसी विधि है जो रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए प्रत्यक्ष वर्तमान का उपयोग करती है। हाइड्रोजन के उत्पादन में, इलेक्ट्रोलिसिस पानी को विघटित करता है और इसे मूल तत्वों में विभाजित करता है, जो विद्युत प्रवाह का उपयोग करके हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली बिजली पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस और कोयला या हाइड्रोकार्बन से प्राप्त की जा सकती है।
हाइड्रोजन को बिजली में बदलना। हाइड्रोजन को ऑक्सीजन में बदलने का सबसे प्रभावी तरीका ईंधन सेल का उपयोग करना है। ईंधन सेल रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। ईंधन सेल आपको एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण करने की अनुमति देता है। इसका परिणाम बिजली, पानी और गर्मी का उत्पादन है। ईंधन कोशिकाएं बैटरी की नकल करती हैं क्योंकि दोनों विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
ऐसी कोशिकाओं को पिछली सदी के अंत में भौतिक विज्ञान संस्थान में बनाया गया था। Ioffe और कैटालिसिस संस्थान एसबी आरएएस। दुर्भाग्य से, ये घटनाक्रम प्रयोगशाला के नमूनों और शोध प्रबंधों के स्तर पर बने रहे। नॉरिल्स्क निकेल - आरएएस हाइड्रोजन ऊर्जा कार्यक्रम पर काम फिर से शुरू करने के प्रयास थे, लेकिन 2008 में यह कार्यक्रम बंद कर दिया गया था।
हालांकि, ईंधन सेल तब तक बिजली उत्पन्न करेगा जब तक कि ईंधन है, ज्यादातर हाइड्रोजन। इमारतों के लिए बिजली और गर्मी के स्रोत का उपयोग करने के लिए ईंधन सेल एक संभावित तकनीक है। यह इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड कारों के लिए एक आशाजनक ऊर्जा स्रोत भी है। शुद्ध हाइड्रोजन पर ईंधन सेल सबसे अच्छा काम करते हैं। हालांकि, अन्य ईंधन, जैसे गैसोलीन, मेथनॉल, या प्राकृतिक गैस, आवश्यक हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए सुधार किया जा सकता है।
जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन
प्रौद्योगिकी तेजी से आगे बढ़ने के साथ, हाइड्रोजन एक महत्वपूर्ण ऊर्जा वाहक के रूप में बिजली के साथ आ सकती है। ऊर्जा वाहक उपयोग के लिए तैयार रूप में ग्राहक को ऊर्जा पहुंचाता है। उनमें से कुछ, जैसे हवा और सूरज, घड़ी के आसपास ऊर्जा उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, लेकिन हाइड्रोजन और बिजली का उत्पादन करने में सक्षम हैं और बाद में उपयोग के लिए संग्रहीत हैं।
कम से कम 10-15% के स्तर पर फोटोलिसिस की दक्षता सुनिश्चित करते हुए ऐसे उपकरणों का व्यावहारिक कार्यान्वयन संभव होगा। जबकि एक रिकॉर्ड - 11%। यह पृष्ठभूमि पवन जनरेटर में ऊर्जा के क्षेत्र में क्रांति लाएगा, जिससे जीवमंडल, और सौर पैनलों को अपूरणीय क्षति हो सकती है, जिन्हें निपटाना बहुत मुश्किल है।
हाइड्रोजन के लिए ऊर्जा का प्रचलित स्रोत बनने के लिए, इसके उत्पादन और भंडारण की समस्याओं को हल करना आवश्यक है। अमेरिकी विशेषज्ञों के अनुसार, यदि हाइड्रोजन उत्पादन की लागत $ 5 प्रति किलोग्राम से अधिक नहीं है, तो एक और ईंधन को त्याग दिया जा सकता है।
ईंधन का एक स्रोत ढूंढना मुश्किल है जो एक गैर-विषैले नाम का उपयोग करता है। हाइड्रोजन ईंधन का एक गैर विषैले रूप है क्योंकि यह जारी नहीं किया जाता है। कुछ ईंधन स्रोत, जैसे कि गैसोलीन, कोयला, तेल और परमाणु ऊर्जा, विषाक्त हैं और खतरनाक वातावरण वाले क्षेत्रों में पाए जाते हैं। वास्तव में, जब हाइड्रोजन जलाया जाता है, तो केवल उपोत्पाद जल वाष्प होता है, जो गैर विषैले होता है। चूंकि हाइड्रोजन अनुकूल है, इसलिए इसका उपयोग उन स्थानों पर किया जा सकता है जहां अन्य ईंधन काम नहीं कर सकते हैं।
यह ऊर्जा का एक अक्षय स्रोत है। । हाइड्रोजन लगभग हर जगह खत्म हो जाता है, और इसका मतलब है कि यह ऊर्जा का एक अंतहीन स्रोत है। ईंधन के अन्य स्रोत, जैसे तेल, प्राकृतिक गैस और कोयले को गैर-नवीकरणीय माना जाता है, जिसका अर्थ है कि किसी बिंदु पर वे समाप्त हो जाएंगे। हाइड्रोजन ऊर्जा के स्रोतों में से एक है जिसे मांग पर उत्पन्न किया जा सकता है।
इस मामले में, मोटर वाहन उद्योग के लिए ईंधन सेल बनाने की समस्या हल हो जाएगी। अब, इलेक्ट्रिक वाहनों की बाजार में अच्छी संभावनाएं हैं, खासकर उन देशों में जहां राज्य इस दिशा में विकास को प्रोत्साहित करते हैं। रूस में, स्थिति अलग है। यहां, गैस ईंधन या गैसोलीन द्वारा संचालित एक हाइब्रिड इलेक्ट्रिक कार इष्टतम हो सकती है। आखिरकार, यह रूस में है कि दुनिया में सबसे अधिक विकसित गैस-भरने की प्रणाली है: 65% संभावित उपभोक्ताओं के पास गैसोलीन और गैस दोनों तक पहुंच है।
हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधियां ऊर्जा का एक शक्तिशाली और कुशल स्रोत प्रदान करती हैं। हाइड्रोजन की शक्ति और प्रभावशीलता ऐसे कारण हैं कि इसका उपयोग रॉकेट और अंतरिक्ष जहाजों पर किया जाता है। वह अंतरिक्ष जहाजों में भी पसंद किया जाता है क्योंकि वह उत्पादन नहीं करता है। आंकड़ों के अनुसार, हाइड्रोजन गैसोलीन और अन्य जीवाश्म ईंधन स्रोतों की तुलना में 3 गुना अधिक कुशल है, जिसका अर्थ है कि यह कम के साथ अधिक प्राप्त कर सकता है।
क्या भविष्य के लिए कोई संभावनाएं हैं?
यह तेल और गैस उद्योग में एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। । हाइड्रोजन का उपयोग कच्चे तेल को डीजल और गैसोलीन जैसे परिष्कृत ईंधन में संसाधित करने के लिए किया जाता है। इन ईंधनों से सल्फर जैसे प्रदूषकों को निकालने के लिए हाइड्रोजन का भी उपयोग किया जाता है। अन्य उद्योग भी हाइड्रोजन ईंधन का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए, रासायनिक विनिर्माण, खाद्य प्रसंस्करण, धातु प्रसंस्करण और इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण।
किफायती संकर
ऊर्जा के नए स्रोतों की खोज से कम महत्वपूर्ण नहीं इसे बचाने का काम है। इसलिए, हमारे विश्वविद्यालय MISIS के कार्यक्षेत्र में से एक ऊर्जा दक्षता है। ऐसे विकासों में से एक सुपरकैपेसिटर है, जिसके लिए हम आशाजनक इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट सामग्री विकसित करते हैं।
हाइड्रोजन ऊर्जा का अभी तक पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है, इसलिए भंडारण और समर्थन बुनियादी ढांचे को अत्यंत विकसित नहीं किया गया है। हाइड्रोजन के अणु सबसे छोटे होते हैं, जिससे हाइड्रोजन रिसाव के लिए अतिसंवेदनशील होता है। इसका मतलब है कि इसे पर्याप्त ऊर्जा घनत्व के साथ प्रदान करने के लिए उच्च दबाव में संग्रहीत किया जाना चाहिए। अपने प्राकृतिक रूप में, हाइड्रोजन अस्थिर और ज्वलनशील है, जो इसके परिवहन को बहुत जटिल करता है।
हालांकि हाइड्रोजन आसानी से उपलब्ध है, एक निष्कर्षण प्रक्रिया, जैसे इलेक्ट्रोलिसिस, बेहद महंगा है। इसका मुख्य कारण यह है कि इसके मुख्य तत्वों, जैसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को अलग करना मुश्किल है। यद्यपि हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं का तेजी से उपयोग किया जाता है, लेकिन यह सभी के लिए पूरी तरह से सुलभ नहीं है। वैज्ञानिक उन तकनीकों को खोजने पर काम कर रहे हैं जो हाइड्रोजन के उपयोग को सुविधाजनक बना सकती हैं, लेकिन इससे पहले भी कीमत अधिक रहेगी।
सुपरकैपेसिटर हाइब्रिड ट्रांसपोर्ट - पहिएदार और रेल में सबसे उपयोगी हैं। इसके संचालन का सिद्धांत ब्रेकिंग के दौरान उत्पादित ऊर्जा का संचय है, जिसे तब त्वरण पर खर्च किया जाता है, जो लगभग 30% बचाता है। सुपरकैपेसिटर की दक्षता एक इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता के बराबर है, अर्थात, लगभग 95-98%।
निकट भविष्य में, हमें उम्मीद है कि ये विकास शहरी पारिस्थितिक बसों, मेट्रो ट्रेनों और प्रौद्योगिकी के अन्य क्षेत्रों में दिखाई देंगे। इसके अलावा, हमारे द्वारा विकसित किए गए तत्व मेट्रो में ट्रेनों की निर्बाध आवाजाही सुनिश्चित करेंगे। उन स्थितियों में जहां बिजली का आपातकालीन बंद होता है, संचित ऊर्जा ट्रेन को संचित ऊर्जा के कारण स्टेशन पर कई किलोमीटर की यात्रा करने की अनुमति देगा।
ऊर्जा क्षेत्र में हाइड्रोजन के इतिहास से
यह एक तथ्य है कि हाइड्रोजन एक अक्षय संसाधन है और पर्यावरण को प्रभावित नहीं करता है। हालांकि, उत्पादन प्रक्रिया में हाइड्रोजन घटकों का अलगाव अभी भी जीवाश्म ईंधन, जैसे तेल, कोयला और प्राकृतिक गैस पर निर्भर करता है। ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।
यह अस्थिर और ज्वलनशील है। । हाइड्रोजन की अस्थिरता और ज्वलनशील विशेषता अंत उपयोगकर्ता को परिवहन करना मुश्किल बनाती है। एक अनूठी विशेषता जो भंडारण को मुश्किल बनाती है, परिवहन को भी मुश्किल बनाती है। हाइड्रोजन को मुख्य रूप से पाइपलाइनों या टैंकरों के माध्यम से बाजार में पहुंचाया जाता है। टैंकर द्रवीभूत या संपीड़ित अवस्था में बाज़ार में हाइड्रोजन पहुँचाते हैं। इस प्रक्रिया से हाइड्रोजन का रिसाव होता है।
ऐसी प्रणालियों के उत्पादन के चरण में संक्रमण अगले दो वर्षों में होना चाहिए।
हाइड्रोजन यह ऊर्जा के लिए बहुत रुचि है और सैद्धांतिक रूप से इसमें बहुत संभावनाएं हैं। हाइड्रोजन ऊर्जा के समर्थकों का मानना \u200b\u200bहै कि यह सभी ऊर्जा समस्याओं को हल कर सकता है और वर्तमान दुनिया को पूरी तरह से बदल सकता है। हाइड्रोजन ऊर्जा एक वैकल्पिक ऊर्जा है। हाइड्रोजन अक्षय संसाधनों से प्राप्त किया जा सकता है और पूरी तरह से पर्यावरण के अनुकूल ईंधन है। इसके दहन का उत्पाद बिना किसी अतिरिक्त हानिकारक अशुद्धियों के पानी है। हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे आम तत्व है - यह सभी परमाणुओं का 88.6% है। पृथ्वी पर इससे कम नहीं, हाइड्रोजन पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थ का मुख्य रासायनिक घटक है - पानी। यही है, व्यवहार में, हाइड्रोजन के भंडार अटूट हैं। सभी ज्ञात ईंधन में से, हाइड्रोजन का उच्चतम कैलोरी मान है। ईंधन के दहन का कैलोरी मान या विशिष्ट ताप एक भौतिक मात्रा है जो इंगित करता है कि ईंधन के पूर्ण दहन के दौरान 1 किलो या 1 घन मीटर के दौरान कितनी गर्मी जारी होती है। इस संबंध में, हाइड्रोजन के बराबर नहीं है। हाइड्रोजन के दहन की विशिष्ट गर्मी 141 एमजे / किग्रा है। आम ईंधनों में, मीथेन दूसरे स्थान पर है - 50.1 एमजे / किग्रा, जो लगभग तीन गुना कम है। गैसोलीन के दहन की विशिष्ट गर्मी - 44 एमजे / किग्रा, कोयला - 22 एमजे / किग्रा। हाइड्रोजन का भी परिवहन में कोई समान नहीं है। 500-600 किमी से अधिक की लंबाई वाली पाइप के माध्यम से हाइड्रोजन का परिवहन, तार (पीटीएल) द्वारा बिजली के संचरण की तुलना में 10 गुना सस्ता है।
ऊर्जा क्षेत्र में हाइड्रोजन के इतिहास से
हाइड्रोजन का उपयोग करने के प्रयास बहुत पहले किए गए हैं। 1820 में, कैम्ब्रिज फिलोसोफिकल सोसायटी ने चलती कारों के लिए हाइड्रोजन के उपयोग पर एक रिपोर्ट पर चर्चा की। 1927 में, कंपनी "ज़ेपेलिन" ने एक इंजन का उत्पादन किया जो हाइड्रोजन ईंधन पर काम करता था। ऊर्जा के क्षेत्र में हाइड्रोजन के उपयोग में एक बड़ी दिलचस्पी प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी लॉरेंस डब्ल्यू। जोन्स द्वारा पैदा हुई, जिन्होंने 1970 में मिशिगन विश्वविद्यालय में एक तकनीकी रिपोर्ट दी। उन्होंने हाइड्रोकार्बन ईंधन के लिए पर्यावरण के अनुकूल प्रतिस्थापन के रूप में हाइड्रोजन का व्यापक उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। 1972 में यूएसए में, एक शहर की कार के सर्वोत्तम निर्माण के लिए अंतर-विश्वविद्यालय प्रतियोगिता में, पहला स्थान हाइड्रोजन-संचालित वाहन द्वारा लिया गया था। सोवियत संघ में, इस दिशा में अनुसंधान भी किया गया था। 1968 में, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के साइबेरियाई शाखा के सैद्धांतिक और अनुप्रयुक्त यांत्रिकी संस्थान में हाइड्रोजन-संचालित जीएजेड -652 इंजन का परीक्षण किया गया था। 1980 में खार्कोव में गैसोलीन के साथ हाइड्रोजन के मिश्रण पर काम करते हुए एक टैक्सी भी दिखाई दी। खार्कोव वैज्ञानिकों द्वारा विकसित इंजन की एक विशेषता हाइड्राइड का उपयोग थी, जो कम मात्रा में अधिक हाइड्रोजन को शामिल करने की अनुमति देता है, और हाइड्रोजन के उपयोग को पूरी तरह से सुरक्षित बनाता है। बिजली उत्पन्न करने के लिए, हाइड्रोजन का उपयोग ज्यादातर ईंधन कोशिकाओं में विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। 2006 के अंत में, दुनिया भर में लगभग 5,000 छोटे स्थिर हाइड्रोजन बिजली संयंत्र संचालित किए गए थे। 2010 में, इटली में, वेनिस से बहुत दूर नहीं, एक 16 मेगावाट हाइड्रोजन पावर स्टेशन खोला गया था। कंपनी फ्यूलसेल एनर्जी (यूएसए) ने 40 मेगावाट का हाइड्रोजन पावर प्लांट बनाया है।
हाइड्रोजन ऊर्जा में समस्याएं
हाइड्रोजन के फायदे और इसे इस्तेमाल करने के सभी प्रयासों के बावजूद, यह नहीं कहा जा सकता है कि हाइड्रोजन व्यापक अनुप्रयोग तक पहुंच गया है। हाइड्रोजन परिवहन पारंपरिक इलेक्ट्रिक वाहनों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकता है, क्योंकि इसका उपयोग कई बार अधिक महंगा है, और हाइड्रोजन बुनियादी ढांचा अभी भी खराब रूप से विकसित है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए कई औद्योगिक तरीके हैं। इनमें से सबसे आम प्राकृतिक गैस का भाप सुधार है। जब ऐसा होता है, तो कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई होती है, इसलिए वायु प्रदूषण की समस्या अंत तक हल नहीं होती है। पानी से इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए के रूप में, इसके उत्पादन की लागत भाप सुधार के साथ तीन गुना अधिक है, और उत्पादित हाइड्रोजन से बिजली की मात्रा इसके उत्पादन पर खर्च करने से ज्यादा नहीं होगी। हाइड्रोजन भी बायोमास से प्राप्त होता है। हाइड्रोजन ऊर्जा के लिए शायद यह सबसे आशाजनक तरीका है, लेकिन अभी तक इस तरह से प्राप्त हाइड्रोजन अभी भी महंगा है। हाइड्रोजन की विस्फोटकता के रूप में, इस समस्या का समाधान आधुनिक तकनीक में किया गया है। हाइड्रोजन रिसाव की संभावना नहीं है, लेकिन फिर भी संभव समस्या बनी हुई है। यह नोटिस करना मुश्किल है क्योंकि हाइड्रोजन गंधहीन है और रंगहीन लौ से जलता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन ईंधन के स्थानों पर विशेष गैस संकेतक की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन की गंभीर कमी के बावजूद, अर्थात्, इसका महंगा उत्पादन, कई देशों में हाइड्रोजन ऊर्जा के विकास के लिए गंभीर, बड़े पैमाने पर कार्यक्रम हैं। हाइड्रोजन का उपयोग, धीरे-धीरे लेकिन निश्चित रूप से, विकसित करना जारी है।