हाइड्रोजन, ब्रह्मांड का सबसे सरल लेकिन सबसे प्रचुर तत्व है, यह अविश्वसनीय रूप से बहुमुखी है, और हाल ही में इसका उपयोग अंतरिक्ष विज्ञान में किया गया है। हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से जो हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को मिलाकर पानी और गैस बनाती है। ये सेल संभावित रूप से कुछ सबसे गंभीर ऊर्जा-संबंधी समस्याओं को हल कर सकते हैं। जबकि हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के पक्ष और विपक्ष के बारे में बहस जारी है, यह विवादित नहीं है कि हाइड्रोजन जीवाश्म ईंधन का एक पर्यावरण-अनुकूल विकल्प है जो कई औद्योगिक संयंत्रों और परिवहन साधनों के लिए उच्च घनत्व वाली बिजली प्रदान कर सकता है।
यहां, हम इस बात पर गौर करेंगे कि हाइड्रोजन ईंधन सेल किस प्रकार विद्युत उपयोग के भविष्य को बदल देंगे तथा इस विकास से व्यवसायों को किस प्रकार लाभ होगा।
विषय - सूची
हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के लिए वैश्विक बाजार
हाइड्रोजन-चालित ईंधन कोशिकाओं से संबंधित तथ्य
निष्कर्ष
हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के लिए वैश्विक बाजार
हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं का वैश्विक बाजार मूल्यवान था 6.6 में अनुमानित 2021 बिलियन अमेरिकी डॉलर, और ईंधन सेल कंपनियों को हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं को हल्का बनाने, उत्पादन में कम खर्चीला बनाने और कम भागों की आवश्यकता वाले बनाने पर काम करना जारी रखना चाहिए।
इस प्रकार, 19.5 तक बाजार का मूल्य 2027 बिलियन अमेरिकी डॉलर होने का अनुमान है और 21 और 2022 के बीच 2027% की सीएजीआर दर्ज की जाएगी। कुछ क्षेत्रों, विशेष रूप से एशिया-प्रशांत में स्वच्छ ऊर्जा की मांग हाइड्रोजन ईंधन सेल बाजार के विकास को और बढ़ावा दे रही है, जिसमें जापान कई अनुप्रयोगों के माध्यम से इस क्षेत्र के विस्तार पर हावी है। अन्य देश जहां भविष्य में विकास अपरिहार्य लगता है, उनमें चीन, जर्मनी और कोरिया शामिल हैं।
हाइड्रोजन-चालित ईंधन कोशिकाओं से संबंधित तथ्य
यहां 10 तथ्य दिए गए हैं हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं जो उन्हें अन्य ईंधन भंडारण प्रणालियों से अलग करता है:
ईंधन सेल एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत हैं
हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं यह पर्यावरण पर कम प्रभाव डालने वाला एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत है। भंडारण में कोई दहन शामिल नहीं है, और उप-उत्पाद केवल गर्मी और पानी हैं। इसके अलावा, जलविद्युत या जैव ईंधन के विपरीत, हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए व्यापक भूमि क्षेत्रों की आवश्यकता नहीं है।
नासा हाइड्रोजन को संसाधन के रूप में इस्तेमाल करने पर भी काम कर रहा है, जिसके उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित पानी का उपयोग अंतरिक्ष यात्रियों के लिए पीने के पानी के रूप में किया जा रहा है। यह तथ्य दर्शाता है कि कैसे हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं ये गैर विषैले संसाधन हैं, जो इन्हें कोयला, परमाणु ऊर्जा या प्राकृतिक गैस से बेहतर बनाते हैं।
हाइड्रोजन कोशिकाओं से ध्वनि या दृश्य प्रदूषण बहुत कम होता है
अन्य ऊर्जा स्रोतों की तरह, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं अत्यधिक शोर उत्पन्न नहीं करते। हाइड्रोजन से चलने वाले वाहन भी पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन का उपयोग करने वाले वाहनों की तुलना में कम शोर करते हैं। पारंपरिक वाहन इंजन में विस्फोट और यांत्रिक भागों का हिलना शामिल होता है, जबकि ईंधन कोशिकाओं में विद्युत रासायनिक प्रक्रिया शांत होती है और न्यूनतम यांत्रिक शोर उत्पन्न करती है। यही एक कारण है कि यह अनुमान लगाया गया है 20 तक दुनिया भर में लगभग 2030% वाहन ईंधन सेल द्वारा संचालित होंगे।
ईंधन कोशिकाओं का सरल डिज़ाइन जटिल यांत्रिक घटकों की आवश्यकता को कम करता है जो दृश्य प्रदूषण में योगदान कर सकते हैं। हाइड्रोजन कोशिकाएं कई अनुप्रयोगों के माध्यम से उनकी दृश्य संगतता को बढ़ाता है।
ईंधन सेल बहुमुखी हैं
की बहुमुखी प्रतिभा हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं यह भी उनके बढ़ते उपयोग का एक प्रमुख कारक है। उनके अनुप्रयोग वाहनों और इमारतों को बिजली देने से लेकर पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक गैजेट और वैकल्पिक बिजली संरचनाओं तक फैले हुए हैं।
समुद्री और एयरोस्पेस उद्योगों के लिए हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं की भी खोज की जा रही है। हाइड्रोजन-आधारित प्रणोदन की ओर इस झुकाव का उद्देश्य उत्सर्जन को कम करना और न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव पैदा करना है।
हाइड्रोजन से चलने वाली कोशिकाओं का चार्जिंग समय तेज़ होता है
नवीनतम हाइड्रोजन ईंधन सेल डिजाइन चार्जिंग समय में उल्लेखनीय कमी आई है। यह एक आंतरिक हीट एक्सचेंजर के रूप में अर्ध-बेलनाकार कॉइल का उपयोग करके हासिल किया गया है, जो ठोस हाइड्रोजन ईंधन सेल को तेज़ी से ठंडा करता है, जो बदले में इसे तेज़ी से चार्ज करने में मदद करता है।
इस विधि के माध्यम से, पारंपरिक हेलिकल कॉइल हीट एक्सचेंजर का उपयोग करने की तुलना में हाइड्रोजन चार्जिंग समय में 59% की कमी आई।
ईंधन सेल लंबे समय तक उपयोग की सुविधा प्रदान करते हैं
किसी वस्तु का वास्तविक जीवनकाल ईंधन सेल बैटरी अपने उपयोग के अनुसार अलग-अलग दरों पर खत्म होती है, इसलिए इसके उपयोग पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन ईंधन भरने से पहले औसतन 312 और 380 मील की यात्रा कर सकते हैं। कोशिकाओं में ईंधन के ढेर को जीवन भर उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, लगभग 150,000 से 200,000 मील। जब जीवनकाल समाप्त हो जाता है, तो ईंधन कोशिकाओं को अलग किया जा सकता है, और घटकों को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।
यह अवधि इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) की तुलना में अधिक है। बाहरी तापमान ईंधन सेल की दक्षता को प्रभावित नहीं करता है। यह ईवी में इस्तेमाल किए जाने की तरह ठंड के मौसम में खराब नहीं होता है। हाइड्रोजन ईंधन सेल का यह लाभ उनके तेज़ चार्जिंग समय के साथ मिलकर और भी बढ़ जाता है।
हाइड्रोजन पावर सेल अधिक शक्तिशाली हैं
ईधन कोशिकाएं उत्कृष्ट ऊर्जा दक्षता के साथ उच्च घनत्व ऊर्जा स्रोत हैं। आम तौर पर, हाइड्रोजन में वजन के मामले में किसी भी सामान्य ईंधन की तुलना में सबसे अधिक ऊर्जा सामग्री होती है। तरल हाइड्रोजन और उच्च दबाव वाली गैसों में एलएनजी और डीजल की तुलना में तीन गुना गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा घनत्व होता है, और एक आयतन ऊर्जा जो प्राकृतिक गैस के समान होती है।
ईंधन दक्षता प्रति ईंधन पाउंड अधिक ऊर्जा उत्पादन की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए, एक पारंपरिक दहन बिजली संयंत्र 33-35% दक्षता पर बिजली का उत्पादन करता है, जबकि अन्य ईंधन सेल 65% दक्षता पर बिजली का उत्पादन करते हैं। यही बात वाहनों के साथ भी होती है, जहाँ हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं 40-60% ऊर्जा का उपयोग करते हुए ईंधन की खपत में 50% की कटौती करते हैं।
हाइड्रोजन सेल प्रौद्योगिकी ग्रामीण समुदायों के लिए आदर्श है
कई देशों में ऊर्जा संयंत्र शहर के केंद्रों से दूर स्थित हैं, और उपभोक्ताओं तक बिजली की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए वितरण नेटवर्क की आवश्यकता है। इसी तरह, ग्रामीण समुदायों को बिजली प्रदान करने के लिए ठोस समाधान की आवश्यकता है। शोधकर्ताओं ने खुलासा किया है कि ऐसे क्षेत्रों में बिजली पहुंचाना आर्थिक और तकनीकी रूप से अव्यवहारिक है।
इसकी सरलता और प्रभावशीलता ईधन कोशिकाएं ग्रामीण क्षेत्रों के लिए ये एक उपयुक्त ऊर्जा संसाधन हैं। इनका काम किसी भी हिलने वाले हिस्से से स्वतंत्र होता है और इनका जीवनकाल लंबा होता है, जो 40,000 घंटे तक हो सकता है। साथ ही, इन्हें अलग-अलग बिजली की ज़रूरतों के हिसाब से एक साथ रखा जा सकता है।
इस तथ्य का लाभ उठाते हुए कि ईंधन सेल एक साथ गर्मी और बिजली उत्पन्न करते हैं, दोनों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, गर्मी को निकाला जा सकता है और हीट वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (HVAC) उपकरणों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, दक्षिण अफ्रीका में, 13% ऊर्जा का उपयोग अंतरिक्ष हीटिंग के लिए किया जाता है जबकि 32% का उपयोग गर्म पानी के लिए किया जाता है।
ईंधन कोशिकाएं बैकअप ऊर्जा के रूप में काम कर सकती हैं
हाइड्रोजन ईंधन सेल बैकअप पावर अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए एक आशाजनक तकनीक बन गई है। बैकअप पावर का मतलब है अचानक बिजली गुल होने की स्थिति में बिजली प्रदान करने के लिए द्वितीयक बिजली स्रोतों का उपयोग करना। यह डेटा सेंटर, अस्पताल और दूरसंचार नेटवर्क जैसे बुनियादी ढांचे के लिए महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजन पावर सेल ऐसे बुनियादी ढांचे के लिए विश्वसनीय बिजली प्रदान करें, जिसमें उच्च अपटाइम और कम रखरखाव की आवश्यकता हो। दुनिया भर में कई संगठन अपने लाभों का अधिकतम लाभ उठाने के लिए ईंधन सेल लगा रहे हैं।
हाइड्रोजन सेल पोर्टेबल हैं
पोर्टेबल बिजली कई क्षेत्रों में काम करने वाले व्यक्तियों और संगठनों के लिए बहुत ज़रूरी है, और विशाल बिजली संरचनाओं पर अत्यधिक निर्भरता से आवागमन में बाधा उत्पन्न हो सकती है। सौभाग्य से, ईधन कोशिकाएं इन जरूरतों के लिए एक समाधान के रूप में उभरे हैं। पोर्टेबल ईंधन प्रणाली का वजन 10 किलोग्राम से कम होता है और यह 5 किलोवाट से कम बिजली प्रदान करती है।
छोटे सूक्ष्म ईंधन कोशिकाएं मोबाइल फोन और लैपटॉप को पावर देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में वजन घटाने और ऊर्जा घनत्व से संबंधित लाभ हैं। दूसरी ओर, बड़े पैमाने पर पोर्टेबल बिजली भौगोलिक दृष्टि से दूरदराज के अनुप्रयोगों जैसे मौसम स्टेशनों के लिए आशाजनक है।
ईंधन सेल शक्ति का लोकतंत्रीकरण कर सकते हैं
बिजली उत्पादन के लिए जीवाश्म ईंधन पर अत्यधिक निर्भरता ऊर्जा प्रणालियों को ख़त्म कर रही है और पर्यावरण को प्रदूषित कर रही है। ईधन कोशिकाएं वितरित ऊर्जा उत्पादन की अनुमति दें जो समुदायों और छोटी संस्थाओं को अधिक बिजली उत्पन्न करने में मदद करता है। इसके अलावा, केंद्रीकृत बिजली ग्रिड पर निर्भरता कम होने से व्यक्तियों और स्थानीय समुदायों को अधिक नियंत्रण मिल सकता है, जिससे स्टॉक कम होने पर जीवाश्म ईंधन की कीमतों में उछाल की संभावना को कम करने में मदद मिलती है।
जीवाश्म ईंधन के साथ विकेन्द्रीकृत विद्युत उत्पादन, ग्रिड विफलताओं या प्राकृतिक आपदाओं के दौरान लचीलापन बढ़ाता है, और स्थानीयकृत विद्युत उत्पादन का अर्थ है कि महत्वपूर्ण सुविधाएं और सेवाएं तब भी काम करना जारी रख सकती हैं, जब केंद्रीकृत ग्रिड बाधित हो जाता है।
निष्कर्ष
चल रहे शोध का ध्यान ईंधन सेल प्रौद्योगिकी की पहचान और विकास पर है, ताकि लागत कम हो और उत्प्रेरक, झिल्ली, द्विध्रुवीय प्लेट और झिल्ली-इलेक्ट्रोड असेंबली जैसे ईंधन सेल स्टैक घटकों का जीवनकाल बढ़ाया जा सके। उच्च-मात्रा विनिर्माण प्रक्रियाएँ और कम लागत ईंधन सेल संरचनाओं को पारंपरिक प्रौद्योगिकियों के साथ लागत-प्रतिस्पर्धी भी बनाएगी।
इस प्रकार के उन्नत ईंधन सेल समुदायों और बिजली की ज़रूरत वाले उद्योगों को बिजली देने में तेज़ी से मदद कर रहे हैं। जैसे-जैसे तकनीक में सुधार होगा, हम समाज के और भी ज़्यादा क्षेत्रों में इसका इस्तेमाल होते देखेंगे।
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