हाइड्रोजन ऊर्जा क्या है और यह कैसे काम करती है?

1.हाइड्रोजन ऊर्जा क्या है?

आवर्त सारणी में सर्वप्रथम तत्व हाइड्रोजन में प्रोटॉनों की संख्या सबसे कम, मात्र एक होती है। हाइड्रोजन परमाणु सभी परमाणुओं में सबसे छोटा और सबसे हल्का भी होता है। पृथ्वी पर हाइड्रोजन मुख्यतः संयुक्त रूप में पाया जाता है, जिसका सबसे प्रमुख रूप जल है, जो ब्रह्मांड में सबसे व्यापक रूप से वितरित पदार्थ है।

हाइड्रोजन का दहन मान बहुत अधिक होता है। प्राकृतिक गैस, गैसोलीन और हाइड्रोजन की समान मात्रा को जलाने से उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा की तुलना करें:

समान परिस्थितियों में,

माप के अनुसार, 1 ग्राम प्राकृतिक गैस जलाने से लगभग 55.81 किलो जूल ऊष्मा उत्पन्न होती है;

1 ग्राम गैसोलीन जलाने से लगभग 48.4 किलो जूल ऊष्मा उत्पन्न होती है;

1 ग्राम हाइड्रोजन के जलने से लगभग 142.9 किलो जूल ऊष्मा उत्पन्न होती है।

हाइड्रोजन जलाने से प्राकृतिक गैस की तुलना में 2.56 गुना और गैसोलीन की तुलना में 2.95 गुना अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। इन आंकड़ों से यह स्पष्ट है कि हाइड्रोजन में आदर्श ईंधन के सभी मूलभूत गुण मौजूद हैं – उच्च दहन क्षमता!

हाइड्रोजन ऊर्जा मुख्य रूप से द्वितीयक ऊर्जा की श्रेणी में आती है, और इसका महत्व इस बात में निहित है कि क्या इसकी तर्कसंगतता, प्रौद्योगिकी और अर्थव्यवस्था पारिस्थितिक संतुलन, पर्यावरण प्रबंधन और जलवायु परिवर्तन के संदर्भ में सार्थक हैं। द्वितीयक ऊर्जा प्राथमिक ऊर्जा और ऊर्जा उपयोगकर्ताओं के बीच की कड़ी है, और इसे दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक है "प्रक्रिया निष्पादन स्रोत", और दूसरी है "ऊर्जा समाहित करने वाली ऊर्जा"। इसमें कोई संदेह नहीं है कि विद्युत ऊर्जा सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला "प्रक्रिया निष्पादन स्रोत" है, जबकि गैसोलीन, डीजल और केरोसिन सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले "ऊर्जावान ऊर्जा स्रोत" हैं।

तार्किक दृष्टिकोण से, चूंकि "प्रक्रिया निष्पादन स्रोतों" को सीधे बड़ी मात्रा में संग्रहित करना कठिन है, इसलिए कार, जहाज और विमान जैसे उच्च गतिशीलता वाले आधुनिक परिवहन वाहन बिजली संयंत्रों से बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा का उपयोग नहीं कर सकते हैं। इसके बजाय, वे केवल गैसोलीन, डीजल, विमानन केरोसिन और द्रवीकृत प्राकृतिक गैस जैसे "ऊर्जा-युक्त ऊर्जा" की बड़ी मात्रा का उपयोग कर सकते हैं।

हालांकि, परंपरा हमेशा कायम नहीं रहती, और परंपरा हमेशा तार्किक भी नहीं होती। इलेक्ट्रिक वाहनों और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों के उदय और विकास के साथ, "प्रक्रियात्मक प्रदर्शन स्रोत" "ऊर्जा-संरक्षण ऊर्जा" का स्थान ले सकता है। तार्किक तर्क के अनुसार, जीवाश्म ऊर्जा के निरंतर उपभोग से संसाधन अंततः समाप्त हो जाएंगे, और नई "ऊर्जा-संरक्षण ऊर्जा" अनिवार्य रूप से सामने आएगी, जिनमें हाइड्रोजन ऊर्जा प्रमुख प्रतिनिधि है।

हाइड्रोजन प्रकृति में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, जो ब्रह्मांड के द्रव्यमान का अनुमानित 75 प्रतिशत हिस्सा बनाता है। यह हवा, पानी, जीवाश्म ईंधन और सभी प्रकार के कार्बोहाइड्रेट में व्यापक रूप से मौजूद है।

हाइड्रोजन में उत्कृष्ट दहन क्षमता, उच्च प्रज्वलन बिंदु, व्यापक दहनशील सीमा और तीव्र दहन गति होती है। ऊष्मा मान और दहन के दृष्टिकोण से, हाइड्रोजन निस्संदेह एक उच्च गुणवत्ता वाली और कुशल ऊर्जा है। इसके अलावा, हाइड्रोजन स्वयं विषैली नहीं है। दहन के बाद जल और थोड़ी मात्रा में हाइड्रोजन नाइट्राइड उत्पन्न करने के अलावा, यह पारिस्थितिकी और पर्यावरण के लिए हानिकारक प्रदूषक उत्पन्न नहीं करती है और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन भी नहीं करती है। इसलिए, हाइड्रोजन ऊर्जा स्वच्छ ऊर्जा की श्रेणी में आती है, जो पारिस्थितिक पर्यावरण प्रबंधन और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

2. हाइड्रोजन ऊर्जा की भूमिका

हाइड्रोजन ऊर्जा की एक विशाल औद्योगिक श्रृंखला है जिसमें हाइड्रोजन का उत्पादन, भंडारण, परिवहन और पुनर्ईंधन, ईंधन सेल और अंतिम अनुप्रयोग शामिल हैं।

विद्युत उत्पादन में, हाइड्रोजन ऊर्जा का उपयोग स्वच्छ विद्युत उत्पादन के लिए किया जा सकता है ताकि बिजली की मांग को संतुलित किया जा सके और व्यस्त समय के दौरान बिजली आपूर्ति की कमी को दूर किया जा सके।

तापन में, हाइड्रोजन ऊर्जा को प्राकृतिक गैस के साथ मिलाया जा सकता है, जो कुछ कम कार्बन वाले ऊर्जा स्रोतों में से एक है जो भविष्य में प्राकृतिक गैस के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है।

विमानन क्षेत्र, जो प्रतिवर्ष 900 मिलियन टन से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित करता है, में हाइड्रोजन ऊर्जा कम कार्बन उत्सर्जन वाले विमानन को विकसित करने का मुख्य तरीका है।

सैन्य क्षेत्र में, हाइड्रोजन ईंधन सेल का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें शांत संचालन, निरंतर धारा उत्पादन और उच्च ऊर्जा रूपांतरण जैसे फायदे हैं, जो पनडुब्बी की गुप्त क्षमता के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है।

हाइड्रोजन ऊर्जा से चलने वाले वाहनों में उत्कृष्ट दहन क्षमता, तीव्र प्रज्वलन, उच्च कैलोरी मान, प्रचुर भंडार और अन्य लाभ होते हैं। हाइड्रोजन ऊर्जा के स्रोत और अनुप्रयोग व्यापक हैं, जिससे जीवाश्म ऊर्जा की हिस्सेदारी को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।

स्वच्छ विकास के स्तर में सुधार और हाइड्रोजन ऊर्जा का विकास एक "बहु-ऊर्जा पूरक" ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण वाहक है, और ऊर्जा परिवर्तन और उन्नयन के लिए एक प्रमुख प्रेरक शक्ति है।