বাংলা

টেকসই শক্তির ভবিষ্যতের জন্য হাইড্রোজেন স্টোরেজের পদ্ধতি, চ্যালেঞ্জ এবং অগ্রগতির অনুসন্ধান। একটি বিশ্বব্যাপী দৃষ্টিকোণ।

হাইড্রোজেন স্টোরেজ বোঝা: একটি বিস্তৃত বিশ্বব্যাপী নির্দেশিকা

টেকসই ভবিষ্যতের দিকে বিশ্বব্যাপী পরিবর্তনে হাইড্রোজেনকে একটি মূল শক্তি বাহক হিসেবে ক্রমশ স্বীকৃতি দেওয়া হচ্ছে। পরিবহন, শিল্প এবং বিদ্যুৎ উৎপাদন সহ বিভিন্ন খাতে কার্বন নিঃসরণ কমাতে এর সম্ভাবনা উল্লেখযোগ্য। তবে, হাইড্রোজেন শক্তির ব্যাপক ব্যবহার দক্ষ এবং সাশ্রয়ী স্টোরেজ সমাধানের বিকাশের উপর নির্ভর করে। এই নির্দেশিকা হাইড্রোজেন স্টোরেজের বিভিন্ন পদ্ধতি, তাদের চ্যালেঞ্জ এবং এই গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্রে উদ্ভাবন চালিত করার জন্য সর্বশেষ অগ্রগতি সম্পর্কে একটি বিস্তৃত ওভারভিউ প্রদান করে।

কেন হাইড্রোজেন স্টোরেজ গুরুত্বপূর্ণ

হাইড্রোজেন, প্রচুর পরিমাণে পাওয়া গেলেও, প্রধানত জল (H2O) বা হাইড্রোকার্বন (যেমন, মিথেন, CH4)-এর মতো যৌগগুলিতে বিদ্যমান। বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন নিষ্কাশনের জন্য শক্তির প্রয়োজন, এবং এর কম ঘনত্ব এবং উচ্চflammability-এর কারণে এটি সংরক্ষণ করা অনন্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। বেশ কয়েকটি কারণে দক্ষ স্টোরেজ গুরুত্বপূর্ণ:

হাইড্রোজেন স্টোরেজের পদ্ধতি

হাইড্রোজেন স্টোরেজ প্রযুক্তিগুলিকে সাধারণত ভৌত এবং রাসায়নিক স্টোরেজ পদ্ধতিতে ভাগ করা যায়। স্টোরেজ ক্ষমতা, শক্তি দক্ষতা, খরচ এবং নিরাপত্তার ক্ষেত্রে প্রতিটি পদ্ধতির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে।

১. ভৌত স্টোরেজ

ভৌত স্টোরেজের মধ্যে নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপের পরিস্থিতিতে গ্যাস বা তরল আকারে হাইড্রোজেন সংরক্ষণ করা জড়িত।

ক) সংকুচিত হাইড্রোজেন গ্যাস

সংকুচিত হাইড্রোজেন গ্যাস স্টোরেজের মধ্যে হাইড্রোজেনকে উচ্চ চাপে (সাধারণত 350-700 bar, এবং কিছু অ্যাপ্লিকেশনে 1000 bar পর্যন্ত) সংকুচিত করা এবং শক্তিশালী চাপ পাত্রে সংরক্ষণ করা জড়িত। এটি একটি অপেক্ষাকৃত পরিপক্ক প্রযুক্তি এবং বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ সমাধান রয়েছে।

সুবিধা:
অসুবিধা:
উদাহরণ:

সংকুচিত হাইড্রোজেন FCEV-গুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, Hyundai-এর NEXO FCEV 700 bar-এ 6.33 কেজি-এর স্টোরেজ ক্ষমতা সহ তিনটি উচ্চ-চাপ হাইড্রোজেন ট্যাঙ্ক ব্যবহার করে, যা 600 কিলোমিটারের বেশি (WLTP স্ট্যান্ডার্ড) পরিসীমা প্রদান করে।

খ) তরল হাইড্রোজেন

তরল হাইড্রোজেন স্টোরেজের মধ্যে হাইড্রোজেনকে তার ক্রায়োজেনিক স্ফুটনাঙ্ক (-253°C) পর্যন্ত শীতল করা জড়িত, যা এটিকে তরলে ঘনীভূত করে। এটি সংকুচিত গ্যাসের তুলনায় ভলিউমেট্রিক শক্তি ঘনত্বকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।

সুবিধা:
অসুবিধা:
উদাহরণ:

তরল হাইড্রোজেন মহাকাশ কর্মসূচিতে (যেমন, NASA-এর স্পেস শাটল) ব্যবহৃত হয় এবং বিমান ও জাহাজের মতো দীর্ঘ-দূরত্বের পরিবহন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অনুসন্ধান করা হচ্ছে। উদাহরণস্বরূপ, এয়ারবাস হাইড্রোজেন-চালিত বিমান তৈরি করছে যা তরল হাইড্রোজেন স্টোরেজ ব্যবহার করবে।

২. রাসায়নিক স্টোরেজ

রাসায়নিক স্টোরেজের মধ্যে রাসায়নিক যৌগগুলিতে হাইড্রোজেন সংরক্ষণ করা জড়িত, যা তাপ বা একটি অনুঘটকের মতো ট্রিগারের সাথে বিক্রিয়ার পরে হাইড্রোজেন নিঃসরণ করে।

ক) ধাতব হাইড্রাইড

ধাতব হাইড্রাইডগুলি নির্দিষ্ট ধাতু বা সংকর ধাতুগুলির সাথে হাইড্রোজেনের বিক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত যৌগ। হাইড্রোজেন ধাতব ল্যাটিসের মধ্যে সংরক্ষণ করা হয় এবং হাইড্রাইড গরম করে এটি নিঃসরণ করা যেতে পারে।

সুবিধা:
অসুবিধা:
উদাহরণ:

ল্যান্থানাম নিকেল হাইড্রাইড (LaNi5H6) এবং ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রাইড (MgH2) হাইড্রোজেন স্টোরেজের জন্য পরীক্ষিত হচ্ছে এমন ধাতব হাইড্রাইডের উদাহরণ। সংকরকরণ এবং ন্যানোস্ট্রাকচারিংয়ের মাধ্যমে তাদের হাইড্রোজেন স্টোরেজ ক্ষমতা এবং গতিবিদ্যা উন্নত করার দিকে গবেষণা কেন্দ্রীভূত। উদাহরণস্বরূপ, জাপানের গবেষকরা তাদের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে অনুঘটকের সাথে পরিবর্তিত MgH2 ভিত্তিক সিস্টেমগুলির উপর সক্রিয়ভাবে কাজ করছেন।

খ) রাসায়নিক হাইড্রাইড

রাসায়নিক হাইড্রাইডগুলি এমন যৌগ যা জল বা অন্য একটি বিক্রিয়কের সাথে বিক্রিয়ার পরে হাইড্রোজেন নিঃসরণ করে। উদাহরণস্বরূপ সোডিয়াম বোরোহাইড্রাইড (NaBH4) এবং অ্যামোনিয়া বোরেন (NH3BH3)।

সুবিধা:
অসুবিধা:
উদাহরণ:

সোডিয়াম বোরোহাইড্রাইড (NaBH4) কিছু জ্বালানী সেল অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়েছে। গবেষণাটি ক্ষয়প্রাপ্ত বোরোহাইড্রাইড পুনরুৎপাদনের জন্য দক্ষ পদ্ধতি বিকাশের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। অ্যামোনিয়া বোরেন (NH3BH3) আরেকটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ রাসায়নিক হাইড্রাইড, কিন্তু এর পুনরুৎপাদন এখনও একটি চ্যালেঞ্জ। জার্মানি এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকরা এই উপাদানগুলির দক্ষ পুনরুৎপাদনের জন্য বিভিন্ন পথ অনুসন্ধান করছেন।

গ) তরল জৈব হাইড্রোজেন বাহক (LOHC)

LOHC হল জৈব তরল যা হাইড্রোজেনেশন এবং ডিহাইড্রোজিনেশন প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে বিপরীতভাবে হাইড্রোজেনকে আবদ্ধ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ টলুইন/মিথাইলসাইক্লোহেক্সেন এবং ডাইবেনজাইলটলুইন/পারহাইড্র-ডাইবেনজাইলটলুইন।

সুবিধা:
অসুবিধা:
উদাহরণ:

টলুইন/মিথাইলসাইক্লোহেক্সেন সিস্টেমটি সবচেয়ে বেশি অধ্যয়ন করা LOHCগুলির মধ্যে একটি। হাইড্রোজেন মিথাইলসাইক্লোহেক্সেন তৈরি করতে টলুইনে যোগ করা হয়, যা পরিবহন এবং সংরক্ষণ করা যেতে পারে। এরপর মিথাইলসাইক্লোহেক্সেনকে টলুইনে ফিরে ডিহাইড্রোজিনেটিং করে হাইড্রোজেন নিঃসরণ করা হয়। জাপান এবং জার্মানির কোম্পানিগুলি সক্রিয়ভাবে LOHC-ভিত্তিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ এবং পরিবহন সমাধান তৈরি ও স্থাপন করছে। জাপানের Chiyoda Corporation তার SPERA হাইড্রোজেন™ প্রযুক্তি ব্যবহার করে একটি বিশ্বব্যাপী হাইড্রোজেন সরবরাহ শৃঙ্খল প্রদর্শন করেছে, যা টলুইন/মিথাইলসাইক্লোহেক্সেন LOHC সিস্টেমের উপর ভিত্তি করে ব্রুনেই থেকে জাপানে হাইড্রোজেন পরিবহন করে।

৩. উপাদান-ভিত্তিক স্টোরেজ (শোষণ)

এই পদ্ধতিতে হাইড্রোজেন অণু শোষণ করার জন্য উচ্চ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলযুক্ত উপাদান ব্যবহার করা হয়, যেমন সক্রিয় কার্বন, মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (MOFs) এবং কার্বন ন্যানোটিউব।

সুবিধা:
অসুবিধা:
উদাহরণ:

বিশ্বজুড়ে গবেষকরা হাইড্রোজেন স্টোরেজের জন্য নতুন MOFs এবং অন্যান্য ন্যানোপোরাস উপাদান সক্রিয়ভাবে তৈরি এবং চিহ্নিত করছেন। উদাহরণস্বরূপ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, ইউরোপ এবং এশিয়ার বিশ্ববিদ্যালয় এবং গবেষণা প্রতিষ্ঠানের বিজ্ঞানীরা উন্নত হাইড্রোজেন শোষণের বৈশিষ্ট্যযুক্ত MOFs তৈরি করছেন, যেমন পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি এবং হাইড্রোজেন অণুর সাথে শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া। প্রায়-আর্দ্র তাপমাত্রা এবং চাপে কার্যকরভাবে হাইড্রোজেন সংরক্ষণ করতে পারে এমন উপাদানের অনুসন্ধান একটি মূল কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে।

হাইড্রোজেন স্টোরেজের চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যতের দিকনির্দেশনা

হাইড্রোজেন স্টোরেজ প্রযুক্তিতে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি হলেও, বেশ কিছু চ্যালেঞ্জ এখনও বিদ্যমান:

ভবিষ্যতের গবেষণা এবং উন্নয়ন প্রচেষ্টা এই চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং উদ্ভাবনী হাইড্রোজেন স্টোরেজ সমাধান তৈরি করে। কিছু মূল ফোকাস ক্ষেত্রগুলির মধ্যে রয়েছে:

বিশ্বব্যাপী উদ্যোগ এবং বিনিয়োগ

বিশ্বজুড়ে সরকার এবং শিল্প হাইড্রোজেন স্টোরেজ গবেষণা এবং উন্নয়নে প্রচুর বিনিয়োগ করছে। উদাহরণ অন্তর্ভুক্ত:

উপসংহার

হাইড্রোজেন শক্তি ব্যাপক গ্রহণের জন্য হাইড্রোজেন স্টোরেজ একটি গুরুত্বপূর্ণ সক্ষমতা প্রযুক্তি। চ্যালেঞ্জগুলি বিদ্যমান থাকা সত্ত্বেও, চলমান গবেষণা এবং উন্নয়ন প্রচেষ্টা উপকরণ বিজ্ঞান, প্রকৌশল এবং সিস্টেম ডিজাইনে উদ্ভাবন চালাচ্ছে। হাইড্রোজেন প্রযুক্তি পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে এবং খরচ হ্রাস হওয়ার সাথে সাথে, হাইড্রোজেন স্টোরেজ বিভিন্ন খাতে কার্বন নিঃসরণ কমাতে এবং বিশ্বের জন্য একটি টেকসই শক্তির ভবিষ্যত তৈরিতে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে। হাইড্রোজেনের সম্পূর্ণ সম্ভাবনা উন্মোচন করার চাবিকাঠি হল দক্ষ, নিরাপদ এবং সাশ্রয়ী স্টোরেজ সমাধানগুলির ক্রমাগত অনুসন্ধান যা একটি বিশ্ব হাইড্রোজেন অর্থনীতির বিভিন্ন চাহিদা পূরণ করতে পারে। এই গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্রে অগ্রগতি ত্বরান্বিত করার জন্য আন্তর্জাতিক সহযোগিতা এবং জ্ঞান বিনিময় অপরিহার্য।