ஹைட்ரஜன் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் - போக்குகள் மற்றும் வாய்ப்புகள்

அணு மின் நிலையங்கள் நீண்ட காலமாக மிகவும் பாதுகாப்பானதாகக் கருதப்பட்டாலும், 2011 இல் ஜப்பானின் ஃபுகுஷிமா அணுமின் நிலையத்தில் ஏற்பட்ட விபத்து, உலகெங்கிலும் உள்ள எரிசக்தி பொறியாளர்களை மீண்டும் இந்த வகை ஆற்றலுடன் தொடர்புடைய சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகள் பற்றி சிந்திக்க கட்டாயப்படுத்தியது.

பல ஐரோப்பிய ஒன்றிய நாடுகள் உட்பட பல நாடுகளின் அரசாங்கங்கள், அடுத்த 5-10 ஆண்டுகளில் இந்தத் தொழிலுக்கு பில்லியன் கணக்கான யூரோக்களை வழங்குவதாக உறுதியளித்து, தங்கள் பொருளாதாரங்களை மாற்று ஆற்றலுக்கு மாற்றுவதற்கான தெளிவான நோக்கத்தை அறிவித்துள்ளன. அத்தகைய மாற்றீட்டின் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பான வகைகளில் ஒன்று ஹைட்ரஜன் ஆகும்.

நிலக்கரி, எரிவாயு மற்றும் எண்ணெய் தீர்ந்துவிட்டால், கடல்களில் வரம்பற்ற ஹைட்ரஜன் உள்ளது, இருப்பினும் அது அதன் தூய வடிவத்தில் சேமிக்கப்படவில்லை, ஆனால் ஆக்ஸிஜனுடன் ஒரு இரசாயன கலவை வடிவத்தில் - நீர் வடிவத்தில்.

ஹைட்ரஜன் மிகவும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு ஆற்றல் மூலமாகும். ஹைட்ரஜனைப் பெறுதல், கொண்டு செல்லுதல், சேமித்தல் மற்றும் பயன்படுத்துதல் ஆகியவை உலோகங்களுடனான அதன் தொடர்பு பற்றிய நமது அறிவை விரிவுபடுத்த வேண்டும்.

இங்கு பல பிரச்சனைகள் உள்ளன.அவற்றில் சில அவற்றின் தீர்வுக்காகக் காத்திருக்கின்றன: சவ்வு வடிப்பான்களைப் பயன்படுத்தி மிகவும் தூய்மையான ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகளின் உற்பத்தி (எடுத்துக்காட்டாக, பல்லேடியத்திலிருந்து), தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாதகமான ஹைட்ரஜன் பேட்டரிகளை உருவாக்குதல், பொருட்களின் ஹைட்ரஜன் விலையை எதிர்ப்பதில் சிக்கல் போன்றவை.

ஹைட்ரஜனின் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு, மற்ற பாரம்பரிய வகை ஆற்றல் ஆதாரங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், யாரும் சந்தேகிக்கவில்லை: ஹைட்ரஜன் எரிப்பு தயாரிப்பு மீண்டும் நீராவி வடிவில் நீர், அது முற்றிலும் நச்சுத்தன்மையற்றது.

எரிபொருளாக ஹைட்ரஜனை அடிப்படை மாற்றங்கள் இல்லாமல் உள் எரிப்பு இயந்திரங்களிலும், அதே போல் விசையாழிகளிலும் எளிதாகப் பயன்படுத்தலாம், மேலும் பெட்ரோலை விட அதிக ஆற்றல் பெறப்படும். காற்றில் பெட்ரோல் எரியும் குறிப்பிட்ட வெப்பம் சுமார் 44 MJ / kg என்றால், ஹைட்ரஜனுக்கு இந்த எண்ணிக்கை சுமார் 141 MJ / kg ஆகும், இது 3 மடங்கு அதிகமாகும். பெட்ரோலிய பொருட்களும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவை.

ஹைட்ரஜனின் சேமிப்பு மற்றும் போக்குவரத்து குறிப்பிட்ட சிக்கல்களை ஏற்படுத்தாது, தளவாடங்கள் புரோபேன் போன்றது, ஆனால் ஹைட்ரஜன் மீத்தேன் விட வெடிக்கும் திறன் கொண்டது, எனவே இன்னும் சில நுணுக்கங்கள் உள்ளன.

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு தீர்வுகள் பின்வருமாறு. முதல் வழி பாரம்பரிய சுருக்க மற்றும் திரவமாக்கல் ஆகும், ஹைட்ரஜனின் திரவ நிலையை பராமரிக்க அதன் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையை உறுதி செய்வது அவசியம். இது விலை உயர்ந்தது.

இரண்டாவது வழி மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியது - இது சில கலப்பு உலோக கடற்பாசிகளின் (வெனடியம், டைட்டானியம் மற்றும் இரும்பின் அதிக நுண்ணிய கலவைகள்) ஹைட்ரஜனை தீவிரமாக உறிஞ்சி, குறைந்த வெப்பத்தில் வெளியிடும் திறனை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

எனல் மற்றும் பிபி போன்ற முன்னணி எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு நிறுவனங்கள் இன்று ஹைட்ரஜன் ஆற்றலை தீவிரமாக உருவாக்கி வருகின்றன.சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, இத்தாலிய எனல் உலகின் முதல் ஹைட்ரஜன் மின் உற்பத்தி நிலையத்தைத் தொடங்கியது, இது வளிமண்டலத்தை மாசுபடுத்தாது மற்றும் பசுமை இல்ல வாயுக்களை வெளியிடுவதில்லை. ஆனால் இந்த திசையில் முக்கிய எரியும் புள்ளி பின்வரும் கேள்வியில் உள்ளது: ஹைட்ரஜனின் தொழில்துறை உற்பத்தியை எவ்வாறு மலிவானதாக்குவது?

பிரச்சனை என்னவென்றால் நீரின் மின்னாற்பகுப்பு நிறைய மின்சாரம் தேவைப்படுகிறது, மேலும் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியானது நீரின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் துல்லியமாக நீரோட்டத்தில் வைக்கப்பட்டால், ஒரு நாட்டில் பொருளாதாரத்திற்கு இந்த ஹைட்ரஜனின் தொழில்துறை உற்பத்தி முறை மிகவும் விலை உயர்ந்ததாக இருக்கும்: மூன்று முறை, இல்லையென்றால் நான்கு மடங்கு , பெட்ரோலியப் பொருட்களில் இருந்து எரியும் சமமான வெப்பத்தின் அடிப்படையில், ஒரு மணி நேரத்திற்கு அதிகபட்சமாக 5 கன மீட்டர் வாயுவை ஒரு தொழில்துறை எலக்ட்ரோலைசரில் ஒரு சதுர மீட்டர் மின்முனையிலிருந்து பெறலாம். இது மெதுவாகவும் பொருளாதார ரீதியாகவும் நடைமுறைக்கு மாறானது.

தொழில்துறை தொகுதிகளில் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வழிகளில் ஒன்று பிளாஸ்மா-வேதியியல் முறை ஆகும். இங்கு, நீரின் மின்னாற்பகுப்பை விட ஹைட்ரஜன் மலிவாகப் பெறப்படுகிறது. சமநிலையற்ற பிளாஸ்மாட்ரான்களில், ஒரு காந்தப்புலத்தில் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட வாயு வழியாக மின்சாரம் அனுப்பப்படுகிறது, மேலும் "சூடாக்கப்பட்ட" எலக்ட்ரான்களிலிருந்து வாயுவின் மூலக்கூறுகளுக்கு ஆற்றலை மாற்றும் செயல்பாட்டில் ஒரு வேதியியல் எதிர்வினை ஏற்படுகிறது.

வாயுவின் வெப்பநிலை +300 முதல் +1000 ° C வரை இருக்கும், அதே நேரத்தில் ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கும் எதிர்வினை விகிதம் மின்னாற்பகுப்பை விட அதிகமாக உள்ளது. இந்த முறை ஹைட்ரஜனைப் பெறுவதை சாத்தியமாக்குகிறது, இது ஹைட்ரோகார்பன்களில் இருந்து பெறப்பட்ட பாரம்பரிய எரிபொருளை விட இரண்டு மடங்கு (மூன்று மடங்கு அல்ல) விலை உயர்ந்ததாக மாறும்.

பிளாஸ்மா-வேதியியல் செயல்முறை இரண்டு நிலைகளில் நடைபெறுகிறது: முதலில், கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆக்ஸிஜன் மற்றும் கார்பன் மோனாக்சைடாக சிதைகிறது, பின்னர் கார்பன் மோனாக்சைடு நீராவியுடன் வினைபுரிகிறது, இது ஹைட்ரஜன் மற்றும் அதே கார்பன் டை ஆக்சைடுக்கு வழிவகுக்கிறது (அது நுகரப்படவில்லை, முழு வளைய மாற்றத்தையும் நீங்கள் பார்த்தால்).

சோதனை கட்டத்தில் - ஹைட்ரஜன் சல்பைடிலிருந்து ஹைட்ரஜனின் பிளாஸ்மா-வேதியியல் உற்பத்தி, இது எரிவாயு மற்றும் எண்ணெய் வயல்களின் வளர்ச்சியில் எல்லா இடங்களிலும் தீங்கு விளைவிக்கும் பொருளாக உள்ளது. சுழலும் பிளாஸ்மா மையவிலக்கு விசைகளால் எதிர்வினை மண்டலத்திலிருந்து கந்தக மூலக்கூறுகளை வெறுமனே வெளியேற்றுகிறது, மேலும் ஹைட்ரஜன் சல்பைடாக மாற்றும் தலைகீழ் எதிர்வினை விலக்கப்படுகிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் பாரம்பரிய வகை புதைபடிவ எரிபொருட்களுடன் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜனின் விலையை சமன் செய்கிறது, கூடுதலாக, கந்தகம் இணையாக வெட்டப்படுகிறது.

ஜப்பான் ஏற்கனவே ஹைட்ரஜன் ஆற்றலின் நடைமுறை வளர்ச்சியை இன்று எடுத்துள்ளது. கவாசாகி ஹெவி இண்டஸ்ட்ரீஸ் மற்றும் ஒபயாஷி ஆகியவை ஹைட்ரஜன் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி 2018 ஆம் ஆண்டிற்குள் கோபி நகருக்கு சக்தி அளிக்கத் திட்டமிட்டுள்ளன. உண்மையில் தீங்கு விளைவிக்கும் உமிழ்வுகள் இல்லாமல் பெரிய அளவிலான மின்சார உற்பத்திக்கு ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தத் தொடங்குபவர்களில் அவர்கள் முன்னோடிகளாக மாறுவார்கள்.

கோபியில் நேரடியாக 1 மெகாவாட் ஹைட்ரஜன் மின் உற்பத்தி நிலையம் கட்டப்படும், இது ஒரு சர்வதேச மாநாட்டு மையத்திற்கும் 10,000 உள்ளூர் மக்களுக்கு பணி அலுவலகங்களுக்கும் மின்சாரம் வழங்கும். ஹைட்ரஜனில் இருந்து மின்சாரம் தயாரிக்கும் பணியில் நிலையத்தில் உருவாகும் வெப்பம் உள்ளூர் வீடுகள் மற்றும் அலுவலக கட்டிடங்களுக்கு திறமையான வெப்பமாக மாறும்.

கவாசாகி ஹெவி இண்டஸ்ட்ரீஸ் தயாரிக்கும் எரிவாயு விசையாழிகள், நிச்சயமாக, தூய ஹைட்ரஜனுடன் வழங்கப்படாது, ஆனால் 20% ஹைட்ரஜன் மற்றும் 80% இயற்கை எரிவாயுவை மட்டுமே கொண்ட எரிபொருள் கலவையுடன் வழங்கப்படுகின்றன.இந்த ஆலை ஆண்டுக்கு 20,000 ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் வாகனங்களுக்குச் சமமானதைப் பயன்படுத்தும், ஆனால் இந்த அனுபவம் ஜப்பான் மற்றும் அதற்கு அப்பால் பெரிய ஹைட்ரஜன் சக்தி வளர்ச்சியின் தொடக்கமாக இருக்கும்.

ஹைட்ரஜன் இருப்புக்கள் மின் நிலையத்தின் பிரதேசத்தில் நேரடியாக சேமிக்கப்படும், மேலும் பூகம்பம் அல்லது பிற இயற்கை பேரழிவு ஏற்பட்டால் கூட, நிலையத்தில் எரிபொருள் இருக்கும், நிலையம் முக்கிய தகவல்தொடர்புகளிலிருந்து துண்டிக்கப்படாது. கவாசாகி ஹெவி இண்டஸ்ட்ரீஸ் ஜப்பானில் ஹைட்ரஜன் மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் பெரிய வலையமைப்பை உருவாக்க திட்டமிட்டுள்ளதால், 2020 ஆம் ஆண்டளவில், கோபி துறைமுகம் முக்கிய ஹைட்ரஜன் இறக்குமதிக்கான உள்கட்டமைப்பைக் கொண்டிருக்கும்.