हायड्रोजन ऊर्जा म्हणजे काय आणि ती कशी कार्य करते?

1.हायड्रोजन ऊर्जा म्हणजे काय?

आवर्त सारणीतील पहिल्या क्रमांकाचे मूलद्रव्य असलेल्या हायड्रोजनमध्ये प्रोटॉनची संख्या सर्वात कमी, फक्त एक आहे. हायड्रोजनचा अणू हा सर्व अणूंमध्ये सर्वात लहान आणि सर्वात हलका आहे. पृथ्वीवर हायड्रोजन प्रामुख्याने संयुक्त स्वरूपात आढळतो, ज्यापैकी सर्वात प्रमुख म्हणजे पाणी, जे विश्वातील सर्वात जास्त प्रमाणात आढळणारा पदार्थ आहे.

हायड्रोजनचे ज्वलन मूल्य खूप जास्त असते. नैसर्गिक वायू, गॅसोलीन आणि हायड्रोजन यांचे समान वस्तुमान जाळल्यास बाहेर पडणाऱ्या उष्णतेच्या प्रमाणाची तुलना करा:

त्याच परिस्थितीत,

मोजमापानुसार, १ ग्रॅम नैसर्गिक वायू जाळल्यास सुमारे ५५.८१ किलो जूल उष्णता निर्माण होते;

१ ग्रॅम पेट्रोल जळल्यास सुमारे ४८.४ किलो जूल उष्णता बाहेर पडते;

१ ग्रॅम हायड्रोजन जळल्यास सुमारे १४२.९ किलो जूल उष्णता बाहेर पडते.

हायड्रोजनच्या ज्वलनातून नैसर्गिक वायूच्या तुलनेत २.५६ पट आणि पेट्रोलच्या तुलनेत २.९५ पट जास्त उष्णता बाहेर पडते. या आकडेवारीवरून हे सहज लक्षात येते की, हायड्रोजनमध्ये आदर्श इंधनाचे मूलभूत गुणधर्म आहेत – म्हणजेच उच्च ज्वलन मूल्य!

हायड्रोजन ऊर्जा प्रामुख्याने दुय्यम ऊर्जेच्या प्रकारात मोडते. तिचे तर्कशास्त्र, तंत्रज्ञान आणि अर्थव्यवस्था यांना पर्यावरणीय संतुलन, पर्यावरण प्रशासन आणि हवामान बदल यांच्या दृष्टीने महत्त्व आणि मूल्य आहे की नाही, यातच खरी गुरुकिल्ली आहे. दुय्यम ऊर्जा ही प्राथमिक ऊर्जा आणि ऊर्जा वापरकर्ते यांच्यातील एक मध्यस्थ दुवा आहे आणि तिचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते: एक म्हणजे "प्रक्रिया-कार्यक्षम स्रोत" आणि दुसरा म्हणजे "ऊर्जा-संचयी ऊर्जा". यात शंका नाही की विद्युत ऊर्जा हा सर्वाधिक वापरला जाणारा "प्रक्रिया-कार्यक्षम स्रोत" आहे, तर पेट्रोल, डिझेल आणि रॉकेल हे सर्वाधिक वापरले जाणारे "ऊर्जा स्रोत" आहेत.

तार्किक दृष्ट्या, "प्रक्रिया कार्यक्षमता स्रोत" मोठ्या प्रमाणात थेट साठवणे कठीण असल्याने, मोटारी, जहाजे आणि विमाने यांसारखी प्रचंड गतिशीलता असलेली आधुनिक वाहतूक वाहने वीज केंद्रांमधून मोठ्या प्रमाणात विद्युत ऊर्जा वापरू शकत नाहीत. त्याऐवजी, ती केवळ पेट्रोल, डिझेल, विमान इंधन आणि द्रवीकृत नैसर्गिक वायू यांसारख्या "ऊर्जा युक्त" पदार्थांचाच मोठ्या प्रमाणात वापर करू शकतात.

तथापि, परंपरा नेहमीच टिकेल असे नाही आणि ती नेहमीच तर्कसंगत असेल असेही नाही. इलेक्ट्रिक वाहने आणि हायब्रीड इलेक्ट्रिक वाहनांच्या उदय आणि विकासामुळे, “ऊर्जा-युक्त ऊर्जा” याऐवजी “प्रक्रिया-कार्यक्षमता स्रोत” हा पर्याय देखील येऊ शकतो. तार्किक विचारानुसार, जीवाश्म ऊर्जेच्या सततच्या वापरामुळे संसाधने अखेरीस संपतील आणि नवीन “ऊर्जा-युक्त ऊर्जा” अपरिहार्यपणे उदयास येईल, ज्यामध्ये हायड्रोजन ऊर्जा हे प्रमुख उदाहरण आहे.

हायड्रोजन निसर्गात मुबलक प्रमाणात आढळतो आणि विश्वाच्या वस्तुमानापैकी अंदाजे ७५ टक्के भाग त्याने बनलेला आहे. तो हवा, पाणी, जीवाश्म इंधने आणि सर्व प्रकारच्या कर्बोदकांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर आढळतो.

हायड्रोजनमध्ये उत्तम ज्वलन क्षमता, उच्च प्रज्वलन बिंदू, विस्तृत ज्वलन श्रेणी आणि जलद ज्वलन गती असते. उष्मांक आणि ज्वलनाच्या दृष्टिकोनातून, हायड्रोजन निश्चितपणे एक उच्च-गुणवत्तेची आणि कार्यक्षम ऊर्जा आहे. याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन स्वतः बिनविषारी आहे. ज्वलनानंतर पाणी आणि अल्प प्रमाणात हायड्रोजन नायट्राइड तयार होण्याव्यतिरिक्त, ते पर्यावरणासाठी हानिकारक प्रदूषक निर्माण करत नाही आणि कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन होत नाही. म्हणून, हायड्रोजन ऊर्जा ही स्वच्छ ऊर्जा आहे, जी पर्यावरणीय व्यवस्थापन आणि कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन कमी करण्यासाठी अत्यंत महत्त्वाची आहे.

२. हायड्रोजन ऊर्जेची भूमिका

हायड्रोजन ऊर्जेची एक प्रचंड औद्योगिक साखळी आहे, ज्यामध्ये हायड्रोजनची निर्मिती, साठवणूक, वाहतूक आणि इंधन भरणे, इंधन पेशी (फ्यूल सेल्स) आणि टर्मिनल अनुप्रयोग यांचा समावेश होतो.

वीज निर्मितीमध्ये, विजेची मागणी संतुलित करण्यासाठी आणि ऐन गर्दीच्या वेळी वीजपुरवठ्याची कमतरता सोडवण्यासाठी स्वच्छ वीज निर्मितीकरिता हायड्रोजन ऊर्जेचा वापर केला जाऊ शकतो.

उष्णता निर्मितीसाठी, हायड्रोजन ऊर्जा नैसर्गिक वायूमध्ये मिसळली जाऊ शकते, जो भविष्यात नैसर्गिक वायूशी स्पर्धा करू शकणाऱ्या काही कमी-कार्बन ऊर्जा स्रोतांपैकी एक आहे.

दरवर्षी ९०० दशलक्ष टनांपेक्षा जास्त कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन करणाऱ्या विमान वाहतूक क्षेत्रात, कमी-कार्बन विमान वाहतूक विकसित करण्याचा हायड्रोजन ऊर्जा हा मुख्य मार्ग आहे.

लष्करी क्षेत्रात, हायड्रोजन इंधन सेलचा वापर शांत असणे, सतत विद्युत प्रवाह निर्माण करू शकणे आणि उच्च ऊर्जा रूपांतरण क्षमता असणे यांसारख्या फायद्यांमुळे केला जाऊ शकतो, आणि ही पाणबुडीच्या गुप्ततेसाठी एक महत्त्वाची अट आहे.

हायड्रोजन ऊर्जा वाहनांमध्ये उत्तम ज्वलन कार्यक्षमता, जलद प्रज्वलन, उच्च उष्मांक, मुबलक साठे आणि इतर फायदे आहेत. हायड्रोजन ऊर्जेचे स्रोत आणि उपयोग विस्तृत आहेत, ज्यामुळे जीवाश्म ऊर्जेचे प्रमाण प्रभावीपणे कमी करता येते.

स्वच्छ विकासाची पातळी सुधारणे आणि हायड्रोजन ऊर्जा विकसित करणे हे “बहु-ऊर्जा पूरक” ऊर्जा पुरवठा प्रणाली उभारण्यासाठी एक महत्त्वाचे माध्यम असून, ऊर्जा परिवर्तन आणि उन्नतीसाठी एक प्रमुख प्रेरक शक्ती आहे.