हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं की व्याख्या: दक्षता और कार्यविधि

ईंधन सेल पारंपरिक बिजली संयंत्रों की तुलना में अधिक कुशल होते हैं क्योंकि वे जलने के बजाय विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। वे अक्सर पीक डिमांड के दौरान बैकअप जनरेटर के रूप में काम करते हैं और सार्वजनिक परिवहन के विभिन्न साधनों में भी उपयोग किए जाते हैं। इस ब्लॉग में, हम सीखेंगे कि हाइड्रोजन ईंधन सेल का उपयोग किस लिए किया जाता है और वे कैसे काम करते हैं।

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं का उपयोग किस लिए किया जाता है?

ईंधन कोशिकाओं में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं के संयोजन से बिजली पैदा की जा सकती है। इन बहुमुखी ईंधन कोशिकाओं का उपयोग अंतरिक्ष यान और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से लेकर घरेलू और व्यावसायिक इमारतों और वाहनों तक के विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है। अब, आइए इसके कुछ प्रमुख उपयोगों पर विस्तार से नज़र डालें।

1. गोदाम प्रबंधन: कई बड़े गोदाम और वितरण संगठन स्वच्छ ट्रकों, फोर्कलिफ्ट, पैलेट जैक और अन्य उपकरणों को बिजली देने के लिए इन ईंधन सेल का उपयोग कर रहे हैं।

2. अंतर्राष्ट्रीय वितरण: ईंधन सेल लंबी दूरी की ढुलाई और स्थानीय वितरण के लिए आवश्यक क्षमता और शक्ति रखते हैं। ऑटोमोबाइल उद्योग पहले से ही हाइड्रोजन से चलने वाले सेमी-ट्रक और वैन का निर्माण कर रहे हैं।

3. बसें: हाइड्रोजन ऊर्जा का उपयोग ईंधन-सेल बसों सहित सार्वजनिक परिवहन के विभिन्न साधनों में करने के लिए अध्ययन किया जा रहा है। शिकागो, वैंकूवर, लंदन और बीजिंग सहित कई बड़े शहरों ने हाइड्रोजन-चालित बसों के साथ प्रयोग किए हैं।

संदर्भ: शून्य उत्सर्जन सार्वजनिक परिवहन के लिए ईंधन सेल इलेक्ट्रिक बसें

4. ट्रेनें: हाइड्रोजन ईंधन सेल वाली ट्रेनें अब अधिकांश विकसित देशों में पहुंच चुकी हैं।

5. व्यक्तिगत वाहन: प्रमुख ऑटोमोबाइल निर्माता कंपनियां निजी उपयोग के लिए हाइड्रोजन फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहनों (HFCEVs) पर काम कर रही हैं। टोयोटा मिराई, होंडा क्लैरिटी, हुंडई नेक्सो और बीएमडब्ल्यू आई हाइड्रोजन नेक्स्ट कुछ उल्लेखनीय मॉडल हैं।

6. विमानन: कई प्रायोगिक परियोजनाओं ने अंतरिक्ष में इन ईंधन कोशिकाओं के उपयोग की जांच की है। लंबी दूरी के मानवरहित वाहनों ने सौर पैनलों द्वारा संचालित ईंधन कोशिकाओं के साथ एक हाइब्रिड प्रणाली का उपयोग किया , जिससे सैद्धांतिक रूप से असीमित दिन-रात निरंतर उड़ान संभव हो सकी।

संदर्भ: क्या 2035 तक हाइड्रोजन ईंधन से चलने वाली उड़ानें वास्तविकता बन सकती हैं?

7. बैकअप पावर का उत्पादन: निर्बाध विद्युत आपूर्ति (यूपीएस) प्रणालियों में स्थिर ईंधन सेल का उपयोग किया जाता है, जहां निरंतर संचालन महत्वपूर्ण होता है। अस्पताल और डेटा सेंटर निर्बाध विद्युत आपूर्ति के लिए तेजी से हाइड्रोजन का उपयोग कर रहे हैं। यह बैकअप जनरेटर के रूप में भी काम कर सकता है, जिससे एक डेटा सेंटर का सर्वर दो दिनों तक केवल हाइड्रोजन पर ही चल सकता है।

8. मोबाइल पावर का उत्पादन: हाइड्रोजन मोबाइल पावर उत्पादन के लिए कई विकल्प प्रदान करता है। नासा ने अंतरिक्ष में रॉकेट और स्पेस शटल को शक्ति प्रदान करने के लिए पहले हाइड्रोजन ईंधन सेल का उत्पादन किया था ।

9. मानवरहित हवाई वाहन (यूएवी): यूएवी (यानी ड्रोन) के कई नवोन्मेषी अनुप्रयोग, पैकेज डिलीवरी से लेकर खोज और बचाव अभियानों तक, मानक बैटरियों द्वारा प्रदान की जाने वाली शक्ति और सीमा से बुरी तरह प्रभावित होते हैं। इसलिए, सेना और निजी व्यवसाय दोनों ही ईंधन सेल के माध्यम से इन समस्याओं का समाधान करने का इरादा रखते हैं।

10. नौकाएँ और पनडुब्बियाँ: ईंधन सेल विभिन्न समुद्री अनुप्रयोगों में परमाणु ऊर्जा प्रणालियों के विकल्प के रूप में उपयोग किए जा रहे हैं। हाइड्रोजन से चलने वाला पहला पोत, एनर्जी ऑब्जर्वर , ने तो अपने ईंधन सेल सिस्टम के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन स्वयं ही किया, जिसमें उसने ऑनबोर्ड सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों का उपयोग किया।

साथ ही, हमारा ब्लॉग भी देखें: हाइड्रोजन ऊर्जा: फायदे और नुकसान

हाइड्रोजन फ्यूल सेल किससे बने होते हैं?

एक ईंधन सेल दो इलेक्ट्रोडों, एक एनोड और एक कैथोड से बना होता है, जो एक इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली द्वारा अलग किए जाते हैं। हाइड्रोजन, मीथेन, इथेन, इथेनॉल और अन्य कार्बनिक ईंधनों का उपयोग ईंधन सेल में बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। इन ईंधनों का अपूर्ण दहन होता है और उप-उत्पाद के रूप में ऊष्मा उत्सर्जित होती है। इनमें से अधिकांश अभिक्रियाएं रेडॉक्स प्रकृति की होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है और जल तथा कार्बन डाइऑक्साइड उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न होते हैं।

हाइड्रोजन ईंधन सेल कैसे काम करते हैं?

ये चरण ईंधन सेल के संचालन का संक्षिप्त अवलोकन प्रदान करते हैं:

1. एनोड पर हाइड्रोजन डाली जाती है , और कैथोड पर ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है।

2. एनोड में हाइड्रोजन परमाणु प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन में विभाजित हो जाते हैं।

3. विद्युत तब उत्पन्न होती है जब इलेक्ट्रॉन एक परिपथ के माध्यम से प्रवाहित होते हैं जबकि धनात्मक आवेशित प्रोटॉन एक इलेक्ट्रोलाइट और एक झिल्ली के माध्यम से कैथोड तक यात्रा करते हैं।

4. परिपथ और झिल्ली से गुजरने के बाद, इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन कैथोड पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे उप-उत्पाद के रूप में गर्मी और पानी निकलता है ।

5. चूंकि व्यक्तिगत ईंधन सेल किसी मामूली इलेक्ट्रॉनिक उपकरण या विशाल विद्युत संयंत्र को बिजली देने के लिए अपर्याप्त होते हैं, इसलिए इन सेलों को एक साथ ढेर करके उनके इच्छित उद्देश्य के लिए पर्याप्त ऊर्जा उत्पन्न की जाती है।

यह भी देखें: हाइड्रोजन युग: आगामी अमेरिकी ऊर्जा परिवर्तन पर अंतर्दृष्टि

विभिन्न सेल प्रकारों में हाइड्रोजन ईंधन सेल दक्षता की तुलना

विभिन्न प्रकार के ईंधन सेल की दक्षताएँ इस प्रकार हैं:

ईंधन सेल प्रकार	दक्षता
क्षारीय एएफसी	60-70% इलेक्ट्रिक
फॉस्फोरिक एसिड (पीएएफसी)	सीएचपी (संयुक्त ताप विद्युत) के साथ कुल मिलाकर 80-85%; (विद्युत 36-42%)
पिघला हुआ कार्बोनेट (एमसीएफसी)	संयुक्त ताप शक्ति के साथ कुल मिलाकर लगभग 85%
ठोस ऑक्साइड (एसओएफसी)	संयुक्त ताप शक्ति के साथ कुल मिलाकर लगभग 85%
पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली (पीईएम)	इलेक्ट्रिक 50-60%

ईंधन सेल बैटरी के समान होते हैं, क्योंकि वे हाइड्रोजन की आपूर्ति होने तक ऊर्जा को संग्रहीत और जारी कर सकते हैं। परिवहन और बिजली उत्पादन सहित उनके कई अनुप्रयोग हैं। हालांकि, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को हाइड्रोजन से जुड़ी सुरक्षा चुनौतियों पर विचार करना चाहिए। ऐसी और जानकारीपूर्ण सामग्री के लिए, हमारी वेबसाइट पर स्क्रॉल करते रहें।

सुझाव: हाइड्रोजन ऊर्जा: कार्यप्रणाली और उपयोग