हाइड्रोजन ईंधन कैसे बनता है - 8 उत्पादन चरण

यदि हम सोचें कि हाइड्रोजन ईंधन कैसे बनता है, तो हमसे यह पूछा जाएगा कि हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में क्यों किया जाता है। खैर, जब हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन सेल में ईंधन के रूप में किया जाता है, तो यह एक स्वच्छ ईंधन है जो पूरी तरह से पानी पैदा करता है।

सहित अनेक संसाधन प्राकृतिक गैस, परमाणु ऊर्जा, बायोमास, तथा पुनःप्राप्य उर्जा स्रोत पसंद सौर और हवा का उपयोग हाइड्रोजन के निर्माण के लिए किया जा सकता है।

इसके फायदे इसे ऊर्जा उत्पादन और परिवहन से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए एक वांछनीय ईंधन विकल्प बनाते हैं। इसके कई उपयोग हैं, जिनमें पोर्टेबल बिजली, घर, ऑटोमोबाइल और बहुत कुछ शामिल हैं।

के लिए एक स्वच्छ और प्रभावी विकल्प के रूप में हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं का उपयोग पारंपरिक दहन इंजन काफी वृद्धि हुई है. बिजली पैदा करने वाली इन ईंधन कोशिकाओं में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच रासायनिक संपर्क का एकमात्र परिणाम पानी है।

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं की क्षमता का पूर्ण उपयोग करने के लिए एक परिष्कृत उत्पादन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।

हाइड्रोजन ईंधन कैसे बनता है - 4 प्रमुख उत्पादन विधियाँ

वहाँ विभिन्न रहे हैं हाइड्रोजन ईंधन बनाने के तरीके. इन दिनों, इलेक्ट्रोलिसिस और प्राकृतिक गैस सुधार - एक थर्मल प्रक्रिया - सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकें हैं। जैविक और सौर-संचालित प्रक्रियाएँ दो और दृष्टिकोण हैं।

• तापीय प्रक्रियाएँ
• इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाएं
• सौर ऊर्जा चालित प्रक्रियाएँ
• जैविक प्रक्रियाएं

1. थर्मल प्रक्रियाएं

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए सबसे आम थर्मल विधि भाप सुधार है, जो भाप और हाइड्रोकार्बन ईंधन के बीच एक उच्च तापमान प्रतिक्रिया है जो हाइड्रोजन उत्पन्न करती है।

हाइड्रोजन का उत्पादन विभिन्न हाइड्रोकार्बन ईंधन, जैसे डीजल, प्राकृतिक गैस, गैसीफाइड कोयला, गैसीफाइड बायोमास और नवीकरणीय तरल ईंधन के सुधार के माध्यम से किया जा सकता है। आजकल, भाप-सुधारक प्राकृतिक गैस सभी हाइड्रोजन का लगभग 95% उत्पादन करती है।

2. इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाएं

इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक का उपयोग करके पानी से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन निकाला जा सकता है। इलेक्ट्रोलाइज़र एक उपकरण है जो इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाएं करता है। यह ईंधन सेल के समान है क्योंकि यह हाइड्रोजन अणु की ऊर्जा का उपयोग करने के बजाय पानी के अणुओं से हाइड्रोजन का उत्पादन करता है।

3. सौर ऊर्जा चालित प्रक्रियाएँ

सौर ऊर्जा से चलने वाली प्रणालियों में, प्रकाश हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए एक एजेंट के रूप में कार्य करता है। कुछ सौर-संचालित प्रक्रियाएं थर्मोकेमिकल, फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल और फोटोबायोलॉजिकल हैं। हाइड्रोजन का उत्पादन फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रियाओं के माध्यम से किया जाता है, जो बैक्टीरिया और हरे शैवाल की प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषक गतिविधि पर निर्भर करती है।

विशिष्ट अर्धचालकों का उपयोग करके, फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करती हैं। संकेंद्रित सौर ऊर्जा का उपयोग सौर थर्मोकेमिकल हाइड्रोजन संश्लेषण में जल-विभाजन प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है, अक्सर धातु ऑक्साइड जैसी अतिरिक्त प्रजातियों के संयोजन में।

4. जैविक प्रक्रियाएँ

बैक्टीरिया और सूक्ष्म शैवाल जैसे सूक्ष्मजीवों का उपयोग जैविक प्रक्रियाओं में किया जाता है, और ये जीव जैविक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकते हैं।

बायोमास या अपशिष्ट जल जैसे कार्बनिक पदार्थों को तोड़कर, बैक्टीरिया माइक्रोबियल बायोमास रूपांतरण नामक प्रक्रिया में हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकते हैं। इसके विपरीत, फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रियाएं रोगाणुओं के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में सूर्य के प्रकाश का उपयोग करती हैं।

हाइड्रोजन ईंधन कैसे बनता है - 8 उत्पादन चरण

विभिन्न उत्पादन विधियों पर चर्चा करने के बाद, आइए कच्चे माल का पता लगाने से लेकर स्वच्छ ऊर्जा स्रोत का उत्पादन करने तक, हाइड्रोजन ईंधन सेल के उत्पादन में शामिल विशिष्ट प्रक्रियाओं की जांच करें। हम उन प्रक्रियाओं की जांच करेंगे जो इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया बनाती हैं।

• कच्चे माल की सोर्सिंग
• उत्प्रेरक तैयारी
• मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली (एमईए) निर्माण
• द्विध्रुवी प्लेट विनिर्माण
• ईंधन सेल स्टैक असेंबली
• पादप घटकों का संतुलन
• गुणवत्ता नियंत्रण और परीक्षण
• परिनियोजन और एकीकरण

1. कच्चे माल की सोर्सिंग

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के निर्माण के लिए आवश्यक कच्चे माल की खरीद उत्पादन प्रक्रिया में पहला कदम है। आवश्यक घटकों में द्विध्रुवी प्लेटों के लिए कार्बन-आधारित सामग्री, इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली के लिए पॉलिमर, और इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के लिए प्लैटिनम या अन्य उत्प्रेरक शामिल हैं।

आमतौर पर कई विक्रेताओं से प्राप्त, ये सामग्रियां ईंधन सेल निर्माण के लिए उनकी उपयुक्तता की गारंटी के लिए कठोर गुणवत्ता आश्वासन प्रक्रियाओं से गुजरती हैं।

2. उत्प्रेरक तैयारी

उत्प्रेरक, जो अक्सर प्लैटिनम से बना होता है, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संचालित करने के लिए ईंधन सेल की क्षमता के लिए आवश्यक है।

अत्यधिक सक्रिय और स्थिर उत्प्रेरक परत का उत्पादन करने के लिए, रासायनिक जमाव और भौतिक वाष्प जमाव सहित विभिन्न तरीकों का उपयोग करके उत्प्रेरक सामग्री का उपचार और निर्माण किया जाता है।

स्प्रे कोटिंग या स्क्रीन प्रिंटिंग जैसी तकनीकों का उपयोग करके इलेक्ट्रोड सतहों को इस परत से ढक दिया जाता है।

3. मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली (एमईए) निर्माण

उत्प्रेरक-लेपित इलेक्ट्रोड और पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली झिल्ली इलेक्ट्रोड असेंबली बनाते हैं, जो ईंधन सेल का एक अनिवार्य हिस्सा है। पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली को ईंधन सेल स्टैक आर्किटेक्चर से मेल खाने के लिए सावधानीपूर्वक निर्मित और तराशा गया है।

यह आमतौर पर पेरफ्लूरोसल्फोनिक एसिड पॉलिमर से बना होता है। बाद में झिल्ली के प्रत्येक पक्ष में उत्प्रेरक के साथ लेपित इलेक्ट्रोड को एकीकृत करके एमईए का गठन किया जाता है।

4. द्विध्रुवी प्लेट विनिर्माण

ईंधन कोशिकाओं के ढेर में, द्विध्रुवी प्लेटें प्रतिक्रियाशील गैसों को फैलाने और ईंधन कोशिकाओं के बीच बिजली स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार होती हैं। आमतौर पर, इन प्लेटों को बनाने के लिए कार्बन-आधारित सामग्री का उपयोग किया जाता है जो संक्षारण प्रतिरोधी होती है और हल्की होती है।

आवश्यक आकार और संरचना प्राप्त करने के लिए, उत्पादन प्रक्रिया के दौरान मोल्डिंग, मशीनिंग या दबाने की प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। ऑक्सीजन और हाइड्रोजन गैसों के प्रभावी मार्ग को सुविधाजनक बनाने के लिए द्विध्रुवी प्लेटों में चैनल और प्रवाह क्षेत्र भी शामिल हैं।

5. ईंधन सेल स्टैक असेंबली

हाइड्रोजन ईंधन सेल प्रणाली का आवश्यक घटक ईंधन सेल स्टैक है, जो समानांतर और श्रृंखला व्यवस्था में युग्मित कई ईंधन कोशिकाओं से बना है। असेंबली पूरी तरह से खड़ी द्विध्रुवी प्लेटों, गैस प्रसार परतों और एमईए से बनी है।

गैस रिसाव को रोका जाता है और चिपकने वाले पदार्थ और गास्केट जैसी सीलिंग सामग्री के उपयोग से अच्छी सीलिंग सुनिश्चित की जाती है। स्टैक असेंबली को शीतलक और गैस के आदर्श प्रवाह को संरक्षित करते हुए सबसे अधिक बिजली का उत्पादन करने के लिए बनाया गया है।

6. पादप घटकों का संतुलन

एक पूर्ण ईंधन सेल प्रणाली को ईंधन सेल स्टैक के अलावा संयंत्र (बीओपी) घटकों के कई संतुलन की आवश्यकता होती है। इनमें ह्यूमिडिफायर, कूलिंग सिस्टम, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के लिए आपूर्ति प्रणाली और विद्युत उत्पादन के प्रबंधन और विनियमन के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं।

उचित ईंधन और शीतलक प्रवाह, थर्मल प्रबंधन और विद्युत कनेक्टिविटी सुनिश्चित करने के लिए, बीओपी घटकों को समग्र सिस्टम डिजाइन में एकीकृत किया गया है।

7. गुणवत्ता नियंत्रण और परीक्षण

प्रत्येक ईंधन सेल की निर्भरता और दक्षता की गारंटी के लिए विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान सख्त गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। कई चरणों में, दृश्य निरीक्षण, विद्युत परीक्षण और प्रदर्शन समीक्षा जैसी गुणवत्ता जांच की जाती है।

उनके विद्युत उत्पादन, स्थायित्व, दक्षता और सुरक्षा की पुष्टि करने के लिए अंतिम ईंधन सेल असेंबली पर पूर्ण परीक्षण किया जाता है। आवश्यक गुणवत्ता मानकों को पूरा करने के लिए, किसी भी दोषपूर्ण सेल या घटकों को ढूंढा जाता है और उन्हें बदल दिया जाता है।

8. परिनियोजन और एकीकरण

ईंधन कोशिकाओं को उनके सफल उत्पादन और परीक्षण के बाद विभिन्न अनुप्रयोगों में तैनाती और एकीकरण के लिए तैयार किया जाता है। पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स, स्थिर बिजली उत्पादन उपकरण और ऑटोमोबाइल सभी इस श्रेणी में आ सकते हैं।

एक उपयोगी और प्रभावी हाइड्रोजन-संचालित उपकरण का निर्माण करने के लिए, एकीकरण प्रक्रिया में ईंधन सेल प्रणाली को आवश्यक सहायक प्रणालियों, जैसे हाइड्रोजन भंडारण टैंक, वायु सेवन प्रणाली और बिजली प्रबंधन इकाइयों से जोड़ना शामिल है।

निष्कर्ष

हाइड्रोजन ईंधन सेल निर्माण एक बहु-चरणीय प्रक्रिया है जो कच्चे माल की खरीद से शुरू होती है और ईंधन सेल प्रणालियों के एकीकरण के साथ समाप्त होती है।

यह जटिल प्रक्रिया स्वच्छ, भरोसेमंद और कुशल ऊर्जा स्रोतों के उत्पादन की गारंटी देती है जो बिजली उत्पादन, परिवहन और अन्य उद्योगों को पूरी तरह से बदलने की क्षमता रखते हैं।

निरंतर अनुसंधान और विकास के कारण हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं की उत्पादन प्रक्रिया हमेशा विकसित होती रहती है, जो टिकाऊ ऊर्जा समाधानों के विकास को बढ़ावा देती है।

अनुशंसाएँ

• जलविद्युत के बारे में 20 तथ्य जो आप कभी नहीं जानते थे
  .
• हाइड्रोजन से चलने वाले वाहन: फायदे और नुकसान के बारे में जानें
  .
• जलविद्युत ऊर्जा कैसे काम करती है
  .
• पर्यावरण का जल विज्ञान चक्र
  .
• मीथेन ग्लोबल वार्मिंग को कैसे प्रभावित करता है?