சுத்தமான போக்குவரத்துக்கான ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலங்களுக்கான போக்குகள் மற்றும் வாய்ப்புகள்

இந்த கட்டுரை ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள், போக்குகள் மற்றும் அவற்றின் பயன்பாட்டிற்கான வாய்ப்புகள் மீது கவனம் செலுத்தும். ஹைட்ரஜன் அடிப்படையிலான எரிபொருள் செல்கள் இன்று வாகனத் துறையில் அதிக கவனத்தை ஈர்க்கின்றன, ஏனென்றால் 20 ஆம் நூற்றாண்டு உள் எரிப்பு இயந்திரத்தின் நூற்றாண்டு என்றால், 21 ஆம் நூற்றாண்டு வாகனத் துறையில் ஹைட்ரஜன் ஆற்றலின் நூற்றாண்டாக மாறக்கூடும். ஏற்கனவே இன்று, ஹைட்ரஜன் செல்கள் நன்றி, விண்கலங்கள் வேலை, மற்றும் உலகின் சில நாடுகளில், ஹைட்ரஜன் மின்சாரம் உருவாக்க 10 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் என்பது ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் இடையே ஒரு இரசாயன எதிர்வினை மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்கும் பேட்டரி போன்ற ஒரு மின்வேதியியல் சாதனமாகும், மேலும் இரசாயன எதிர்வினையின் தயாரிப்பு தூய நீர் ஆகும், அதே நேரத்தில் இயற்கை எரிவாயுவை எரிப்பது, எடுத்துக்காட்டாக, சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும் கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.

கூடுதலாக, ஹைட்ரஜன் செல்கள் அதிக செயல்திறனுடன் செயல்பட முடியும், அதனால்தான் அவை குறிப்பாக நம்பிக்கைக்குரியவை. திறமையான, சுற்றுச்சூழல் நட்பு கார் என்ஜின்களை கற்பனை செய்து பாருங்கள்.ஆனால் முழு உள்கட்டமைப்பும் தற்போது கட்டமைக்கப்பட்டு பெட்ரோலியப் பொருட்களுக்கு நிபுணத்துவம் பெற்றது, மேலும் வாகனத் துறையில் ஹைட்ரஜன் செல்களை பெரிய அளவில் அறிமுகப்படுத்துவது இதையும் பிற தடைகளையும் எதிர்கொள்கிறது.

இதற்கிடையில், 1839 முதல், ஹைட்ரஜனும் ஆக்ஸிஜனும் வேதியியல் ரீதியாக ஒன்றிணைந்து அதன் மூலம் மின்சாரத்தைப் பெற முடியும் என்பது அறியப்படுகிறது, அதாவது நீரின் மின்னாற்பகுப்பு செயல்முறை மீளக்கூடியது - இது உறுதிப்படுத்தப்பட்ட அறிவியல் உண்மை. ஏற்கனவே 19 ஆம் நூற்றாண்டில், எரிபொருள் செல்கள் ஆய்வு செய்யத் தொடங்கின, ஆனால் எண்ணெய் உற்பத்தியின் வளர்ச்சி மற்றும் உள் எரிப்பு இயந்திரத்தின் உருவாக்கம் ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் ஆதாரங்களை விட்டுச் சென்றது, மேலும் அவை கவர்ச்சியான, லாபமற்ற மற்றும் உற்பத்தி செய்ய விலை உயர்ந்தவை.

1950 களில், நாசா ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்களை நாட வேண்டிய கட்டாயம் ஏற்பட்டது, பின்னர் தேவையின்றி. அவர்களின் விண்கலத்திற்கு கச்சிதமான மற்றும் திறமையான ஆற்றல் ஜெனரேட்டர் தேவைப்பட்டது. இதன் விளைவாக, அப்பல்லோ மற்றும் ஜெமினி ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலங்களில் விண்வெளிக்கு பறந்தன, இது சிறந்த தீர்வாக மாறியது.

இன்று, எரிபொருள் செல்கள் முற்றிலும் சோதனை தொழில்நுட்பத்திற்கு வெளியே உள்ளன, மேலும் கடந்த 20 ஆண்டுகளில் அவற்றின் பரந்த வணிகமயமாக்கலில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் மீது அதிக நம்பிக்கை வைக்கப்படுவது வீண் அல்ல. அவர்களின் பணியின் செயல்பாட்டில், சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு குறைவாக உள்ளது, தொழில்நுட்ப நன்மைகள் மற்றும் பாதுகாப்பு வெளிப்படையானது, கூடுதலாக, இந்த வகை எரிபொருள் அடிப்படையில் தன்னாட்சி மற்றும் கனமான மற்றும் விலையுயர்ந்த லித்தியம் பேட்டரிகளை மாற்ற முடியும்.

ஒரு ஹைட்ரஜன் கலத்தின் எரிபொருள் ஒரு இரசாயன எதிர்வினையின் போது நேரடியாக ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது, மேலும் இங்கு வழக்கமான எரிப்பை விட அதிக ஆற்றல் பெறப்படுகிறது.இது குறைந்த எரிபொருளைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் புதைபடிவ எரிபொருட்களைப் பயன்படுத்தும் அதே சாதனத்தை விட செயல்திறன் மூன்று மடங்கு அதிகமாகும்.

செயல்திறன் அதிகமாக இருக்கும், எதிர்வினையின் போது உருவாகும் நீர் மற்றும் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான வழி சிறப்பாக ஒழுங்கமைக்கப்படும். தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்களின் உமிழ்வு மிகக் குறைவு, ஏனெனில் நீர், ஆற்றல் மற்றும் வெப்பம் மட்டுமே வெளியிடப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் பாரம்பரிய எரிபொருளை மிகவும் வெற்றிகரமாக ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட செயல்முறையுடன் கூட நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள், சல்பர், கார்பன் மற்றும் பிற தேவையற்ற எரிப்பு பொருட்கள் தவிர்க்க முடியாமல் உருவாகின்றன.

கூடுதலாக, வழக்கமான எரிபொருள் தொழில்கள் சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும், மேலும் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் சுற்றுச்சூழல் அமைப்பின் ஆபத்தான படையெடுப்பைத் தவிர்க்கின்றன, ஏனெனில் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி முற்றிலும் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களில் இருந்து சாத்தியமாகும். இந்த வாயுவின் கசிவு கூட பாதிப்பில்லாதது, ஏனெனில் அது உடனடியாக ஆவியாகிவிடும்.

எரிபொருள் செல் அதன் செயல்பாட்டிற்கு எந்த எரிபொருள் ஹைட்ரஜன் பெறப்படுகிறது என்பது முக்கியமல்ல. kWh / l இல் ஆற்றல் அடர்த்தி ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், மேலும் எரிபொருள் செல்களை உருவாக்குவதற்கான தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்துடன் இந்த காட்டி தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது.

இயற்கை எரிவாயு, நிலக்கரி, பயோமாஸ் அல்லது மின்னாற்பகுப்பு (காற்று, சூரிய ஆற்றல் போன்றவை) எந்தவொரு வசதியான உள்ளூர் மூலத்திலிருந்தும் ஹைட்ரஜனைப் பெறலாம்.

கலத்தின் இயக்க வெப்பநிலை மிகவும் குறைவாக உள்ளது மற்றும் உறுப்பு வகையைப் பொறுத்து 80 முதல் 1000 ° C வரை மாறுபடும், அதே நேரத்தில் வழக்கமான நவீன உள் எரிப்பு இயந்திரத்தின் வெப்பநிலை 2300 ° C ஐ அடைகிறது.எரிபொருள் செல் கச்சிதமானது, உற்பத்தியின் போது குறைந்தபட்ச சத்தத்தை வெளியிடுகிறது, தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்களின் உமிழ்வுகள் இல்லை, எனவே அது செயல்படும் அமைப்பில் எந்த வசதியான இடத்திலும் வைக்கப்படலாம்.

கொள்கையளவில், மின்சாரம் மட்டுமல்ல, வேதியியல் எதிர்வினையின் போது வெளியிடப்படும் வெப்பமும் பயனுள்ள நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்தப்படலாம், எடுத்துக்காட்டாக, தண்ணீரை சூடாக்குதல், விண்வெளி சூடாக்குதல் அல்லது குளிர்வித்தல் - இந்த அணுகுமுறையுடன், ஒரு கலத்தில் ஆற்றலை உருவாக்கும் திறன் அணுகப்படும். 90%

செல்கள் சுமைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு உணர்திறன் கொண்டவை, எனவே மின் நுகர்வு அதிகரிக்கும் போது, ​​அதிக எரிபொருள் வழங்கப்பட வேண்டும். இது ஒரு பெட்ரோல் இயந்திரம் அல்லது உள் எரிப்பு ஜெனரேட்டர் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் போன்றது. தொழில்நுட்ப ரீதியாக, எரிபொருள் செல் மிகவும் எளிமையாக செயல்படுத்தப்படுகிறது, நகரும் பாகங்கள் இல்லாததால், வடிவமைப்பு எளிமையானது மற்றும் நம்பகமானது, மேலும் தோல்வியின் நிகழ்தகவு அடிப்படையில் மிகவும் சிறியது.

புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு கொண்ட ஒரு ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் செல் (உதாரணமாக "பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுடன்") ஒரு பாலிமரில் இருந்து புரோட்டான்களை நடத்தும் ஒரு சவ்வு உள்ளது (Nafion, polybenzimidazole, முதலியன), இது இரண்டு மின்முனைகளை பிரிக்கிறது - ஒரு அனோட் மற்றும் ஒரு கேத்தோடு. ஒவ்வொரு மின்முனையும் பொதுவாக ஒரு கார்பன் தகடு (மேட்ரிக்ஸ்) ஆதரிக்கப்படும் வினையூக்கி-பிளாட்டினம் அல்லது பிளாட்டினாய்டுகள் மற்றும் பிற சேர்மங்களின் கலவையாகும்.

அனோட் வினையூக்கியில், மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் எலக்ட்ரான்களை பிரிக்கிறது மற்றும் இழக்கிறது. ஹைட்ரஜன் கேஷன்கள் சவ்வு முழுவதும் கேத்தோடிற்கு கொண்டு செல்லப்படுகின்றன, ஆனால் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற சுற்றுக்கு நன்கொடை அளிக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் சவ்வு எலக்ட்ரான்களை கடந்து செல்ல அனுமதிக்காது. கேத்தோடு வினையூக்கியில், ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறு ஒரு எலக்ட்ரானுடன் (வெளிப்புற தகவல்தொடர்புகளால் வழங்கப்படுகிறது) மற்றும் உள்வரும் புரோட்டானுடன் இணைந்து தண்ணீரை உருவாக்குகிறது, இது எதிர்வினையின் ஒரே தயாரிப்பு (நீராவி மற்றும் / அல்லது திரவ வடிவில்).

ஆம், மின்சார கார்கள் இன்று லித்தியம் பேட்டரியில் இயங்குகின்றன. இருப்பினும், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் அவற்றை மாற்ற முடியும். பேட்டரிக்கு பதிலாக, ஆற்றல் மூலமானது மிகவும் குறைவான எடையை ஆதரிக்கும். கூடுதலாக, பேட்டரி செல்கள் சேர்ப்பதன் காரணமாக எடை அதிகரிப்பதன் காரணமாக காரின் சக்தியை அதிகரிக்க முடியாது, ஆனால் சிலிண்டரில் இருக்கும்போது கணினிக்கு எரிபொருள் விநியோகத்தை சரிசெய்வதன் மூலம். எனவே, கார் உற்பத்தியாளர்கள் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் மீது அதிக எதிர்பார்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளனர்.

10 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, உலகெங்கிலும் உள்ள பல நாடுகளில், குறிப்பாக அமெரிக்கா மற்றும் ஐரோப்பாவில் ஹைட்ரஜன் கார்களை உருவாக்கும் பணி தொடங்கியது. வாகனத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு சிறப்பு வடிகட்டி அமுக்கி அலகு மூலம் வளிமண்டல காற்றில் இருந்து நேரடியாக ஆக்ஸிஜனை பிரித்தெடுக்க முடியும். சுருக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் சுமார் 400 ஏடிஎம் அழுத்தத்தின் கீழ் கனரக சிலிண்டரில் சேமிக்கப்படுகிறது. எரிபொருள் நிரப்புவதற்கு சில நிமிடங்கள் ஆகும்.

சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த நகர்ப்புற போக்குவரத்து என்ற கருத்து ஐரோப்பாவில் 2000 களின் நடுப்பகுதியில் இருந்து பயன்படுத்தப்பட்டது: ஆம்ஸ்டர்டாம், ஹாம்பர்க், பார்சிலோனா மற்றும் லண்டனில் இதுபோன்ற பயணிகள் பேருந்துகள் நீண்ட காலமாக காணப்படுகின்றன, ஒரு பெருநகரத்தில், தீங்கு விளைவிக்கும் உமிழ்வுகள் இல்லாதது மற்றும் சத்தம் குறைவது மிகவும் முக்கியமானது. ஹைட்ரஜனில் இயங்கும் முதல் ரயில் பயணிகள் ரயில் Coradia iLint, ஜெர்மனியில் 2018 இல் தொடங்கப்பட்டது. 2021 ஆம் ஆண்டுக்குள், மேலும் 14 ரயில்கள் தொடங்க திட்டமிடப்பட்டுள்ளது.

அடுத்த 40 ஆண்டுகளில், கார்களுக்கான முதன்மை ஆற்றல் மூலமாக ஹைட்ரஜனுக்கு மாறுவது உலகின் ஆற்றல் மற்றும் பொருளாதாரத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும். குறைந்தபட்சம் இன்னும் 10 ஆண்டுகளுக்கு எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு முக்கிய எரிபொருள் சந்தையாக இருக்கும் என்பது இப்போது தெளிவாகத் தெரிந்தாலும்.ஆயினும்கூட, சில நாடுகள் ஏற்கனவே பல தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருளாதார தடைகளை கடக்க வேண்டும் என்ற போதிலும், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் கொண்ட வாகனங்களை உருவாக்குவதில் முதலீடு செய்கின்றன.

ஹைட்ரஜன் உள்கட்டமைப்பு, பாதுகாப்பான எரிவாயு நிலையங்களை உருவாக்குவது முக்கிய பணியாகும், ஏனெனில் ஹைட்ரஜன் ஒரு வெடிக்கும் வாயு. எப்படியிருந்தாலும், ஹைட்ரஜனுடன், வாகன எரிபொருள் மற்றும் பராமரிப்பு செலவுகள் கணிசமாகக் குறைக்கப்படலாம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை அதிகரிக்கலாம்.

ப்ளூம்பெர்க் கணிப்புகளின்படி, 2040 ஆம் ஆண்டில் கார்கள் ஒரு நாளைக்கு தற்போதைய 13 மில்லியன் பீப்பாய்களுக்குப் பதிலாக 1,900 டெராவாட் மணிநேரத்தை உட்கொள்ளும், இது மின்சாரத் தேவையில் 8% ஆக இருக்கும், அதே நேரத்தில் இன்று உலகில் உற்பத்தி செய்யப்படும் எண்ணெயில் 70% போக்குவரத்து எரிபொருள் உற்பத்திக்கு செல்கிறது. . நிச்சயமாக, இந்த கட்டத்தில், பேட்டரி மின்சார வாகன சந்தைக்கான வாய்ப்புகள் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்களை விட மிகவும் உச்சரிக்கப்படும் மற்றும் ஈர்க்கக்கூடியவை.

2017 ஆம் ஆண்டில், மின்சார வாகன சந்தை 17.4 பில்லியன் டாலராக இருந்தது, அதே சமயம் ஹைட்ரஜன் கார் சந்தை வெறும் 2 பில்லியன் டாலராக இருந்தது. இந்த வேறுபாடு இருந்தபோதிலும், முதலீட்டாளர்கள் தொடர்ந்து ஹைட்ரஜன் ஆற்றலில் ஆர்வம் காட்டுகின்றனர் மற்றும் புதிய முன்னேற்றங்களுக்கு நிதியளிக்கின்றனர்.

எனவே, 2017 ஆம் ஆண்டில், ஹைட்ரஜன் கவுன்சில் உருவாக்கப்பட்டது, இதில் ஆடி, பிஎம்டபிள்யூ, ஹோண்டா, டொயோட்டா, டெய்ம்லர், ஜிஎம், ஹூண்டாய் போன்ற 39 முக்கிய கார் உற்பத்தியாளர்கள் உள்ளனர். புதிய ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் அவற்றின் பரவலான விநியோகம் ஆகியவற்றை ஆராய்ச்சி செய்து மேம்படுத்துவதே இதன் நோக்கம்.