മലയാളം

ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിന്റെ വിവിധ രീതികൾ, അവയുടെ വെല്ലുവിളികൾ, സുസ്ഥിര ഊർജ്ജ ഭാവിക്കായി മുന്നേറ്റം നടത്തുന്ന കാര്യങ്ങൾ എന്നിവ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുക. ഒരു ആഗോള വീക്ഷണം.

ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണം മനസ്സിലാക്കുക: ഒരു സമഗ്ര ആഗോള ഗൈഡ്

സുസ്ഥിരമായ ഭാവിയിലേക്കുള്ള ആഗോള പരിവർത്തനത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ ഒരു പ്രധാന ഊർജ്ജ വാഹകനായി അംഗീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ഗതാഗതം, വ്യവസായം, ഊർജ്ജ ഉത്പാദനം തുടങ്ങി വിവിധ മേഖലകളിൽ കാർബൺ കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഇതിൻ്റെ സാധ്യത വളരെ വലുതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഹൈഡ്രജൻ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ വ്യാപകമായ ഉപയോഗം കാര്യക്ഷമവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായ സംഭരണ ​​മാർഗ്ഗങ്ങളുടെ വികസനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിൻ്റെ വിവിധ രീതികളെക്കുറിച്ചും, അതിൻ്റെ വെല്ലുവിളികളെക്കുറിച്ചും, ഈ നിർണായക മേഖലയിലെ നൂതനത്വത്തിന് ഊർജ്ജം പകരുന്ന ഏറ്റവും പുതിയ മുന്നേറ്റങ്ങളെക്കുറിച്ചും ഈ ഗൈഡ് സമഗ്രമായ അവലോകനം നൽകുന്നു.

എന്തുകൊണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണം പ്രധാനമാകുന്നു

ഹൈഡ്രജൻ ധാരാളമായി ലഭ്യമാണെങ്കിലും, പ്രധാനമായും ജലം (H2O) അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രോകാർബണുകൾ (ഉദാഹരണത്തിന്, മീഥേൻ, CH4) തുടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങളിലാണ് ഇത് കാണപ്പെടുന്നത്. ശുദ്ധമായ ഹൈഡ്രജൻ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ അതിൻ്റെ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയും ഉയർന്ന ജ്വലന സ്വഭാവവും കാരണം ഇത് സംഭരിക്കുന്നതിന് പ്രത്യേക വെല്ലുവിളികളുണ്ട്. കാര്യക്ഷമമായ സംഭരണം പല കാരണങ്ങളാൽ നിർണായകമാണ്:

ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ രീതികൾ

ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യകളെ ഭൗതിക സംഭരണ ​​രീതികൾ എന്നും രാസ സംഭരണ ​​രീതികൾ എന്നുംbroadly வகைப்படுத்தலாம். സംഭരണ ​​ശേഷി, ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത, ചെലവ്, സുരക്ഷ എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ ഓരോ സമീപനത്തിനും അതിൻ്റേതായ ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്.

1. ഭൗതിക സംഭരണം

നിർദ്ദിഷ്ട താപനിലയിലും പ്രഷർ സാഹചര്യങ്ങളിലും ഹൈഡ്രജനെ വാതകമായോ ദ്രാവകമായോ സംഭരിക്കുന്നതിനെ ഭൗതിക സംഭരണം എന്ന് പറയുന്നു.

a) കംപ്രസ് ചെയ്ത ഹൈഡ്രജൻ വാതകം

കംപ്രസ് ചെയ്ത ഹൈഡ്രജൻ വാതക സംഭരണത്തിൽ ഹൈഡ്രജനെ ഉയർന്ന പ്രഷറിലേക്ക് (സാധാരണയായി 350-700 ബാർ, ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ 1000 ബാർ വരെ) കംപ്രസ് ചെയ്യുകയും കരുത്തുറ്റ പ്രഷർ വെസ്സലുകളിൽ സൂക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ലഭ്യമായ പരിഹാരങ്ങളുള്ള താരതമ്യേന വികസിത സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്.

ഗുണങ്ങൾ:
ദോഷങ്ങൾ:
ഉദാഹരണങ്ങൾ:

കംപ്രസ് ചെയ്ത ഹൈഡ്രജൻ FCEV-കളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, Hyundai-യുടെ NEXO FCEV 700 ബാറിൽ 6.33 കിലോഗ്രാം സംഭരണ ശേഷിയുള്ള മൂന്ന് ഹൈ-പ്രഷർ ഹൈഡ്രജൻ ടാങ്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് 600 കിലോമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ ദൂരം നൽകുന്നു (WLTP standard).

b) ലിക്വിഡ് ഹൈഡ്രജൻ

ലിക്വിഡ് ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിൽ ഹൈഡ്രജനെ അതിൻ്റെ ക്രയോജനിക് തിളനിലയിലേക്ക് (-253°C) തണുപ്പിച്ച് ദ്രാവകമാക്കി മാറ്റുന്നു. ഇത് കംപ്രസ് ചെയ്ത വാതകത്തെ അപേക്ഷിച്ച് വോള്യൂമെട്രിക് ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ഗുണങ്ങൾ:
ദോഷങ്ങൾ:
ഉദാഹരണങ്ങൾ:

ലിക്വിഡ് ഹൈഡ്രജൻ ബഹിരാകാശ പരിപാടികളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, NASA-യുടെ സ്പേസ് ഷട്ടിൽ) ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ വിമാനങ്ങൾ, കപ്പലുകൾ പോലുള്ള ദീർഘദൂര ഗതാഗത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഇത് പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, എയർബസ് ലിക്വിഡ് ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജൻ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന വിമാനങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു.

2. രാസപരമായ സംഭരണം

രാസപരമായ സംഭരണത്തിൽ രാസ സംയുക്തങ്ങളിൽ ഹൈഡ്രജൻ സംഭരിക്കുന്നു. ചൂട് അല്ലെങ്കിൽ കാറ്റലിസ്റ്റ് പോലുള്ള ഒരു ട്രിഗറുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ഈ സംയുക്തങ്ങൾ ഹൈഡ്രജനെ പുറത്തുവിടുന്നു.

a) മെറ്റൽ ഹൈഡ്രൈഡുകൾ

ചില ലോഹങ്ങളുമായോ അലോയ്കളുമായോ ഹൈഡ്രജൻ പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഉണ്ടാകുന്ന സംയുക്തങ്ങളാണ് മെറ്റൽ ഹൈഡ്രൈഡുകൾ. ഹൈഡ്രജൻ ലോഹ ലാറ്റിസിനുള്ളിൽ സംഭരിക്കുകയും ഹൈഡ്രൈഡിനെ ചൂടാക്കുന്നതിലൂടെ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യാം.

ഗുണങ്ങൾ:
ദോഷങ്ങൾ:
ഉദാഹരണങ്ങൾ:

ലാൻഥനം നിക്കൽ ഹൈഡ്രൈഡ് (LaNi5H6), മഗ്നീഷ്യം ഹൈഡ്രൈഡ് (MgH2) എന്നിവ ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിനായി അന്വേഷിക്കുന്ന മെറ്റൽ ഹൈഡ്രൈഡുകൾക്ക് ഉദാഹരണങ്ങളാണ്. അലോയിംഗിലൂടെയും നാനോസ്ട്രക്ചറിംഗിലൂടെയും ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ശേഷിയും ചലനശേഷിയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിൽ ഗവേഷണം കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ജപ്പാനിലെ ഗവേഷകർ കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരിഷ്കരിച്ച MgH2 അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിസ്റ്റങ്ങളിൽ സജീവമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

b) കെമിക്കൽ ഹൈഡ്രൈഡുകൾ

വെള്ളവുമായോ മറ്റ് രാസവസ്തുക്കളുമായോ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ഹൈഡ്രജനെ പുറത്തുവിടുന്ന സംയുക്തങ്ങളാണ് കെമിക്കൽ ഹൈഡ്രൈഡുകൾ. സോഡിയം ബോറോഹൈഡ്രൈഡ് (NaBH4), അമോണിയ ബോറേൻ (NH3BH3) എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്.

ഗുണങ്ങൾ:
ദോഷങ്ങൾ:
ഉദാഹരണങ്ങൾ:

ചില ഫ്യുവൽ സെൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ സോഡിയം ബോറോഹൈഡ്രൈഡ് (NaBH4) ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. ചെലവഴിച്ച ബോറോഹൈഡ്രൈഡ് പുനരുജ്ജീവിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള കാര്യക്ഷമമായ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഗവേഷണം ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. അമോണിയ ബോറേൻ (NH3BH3) മറ്റൊരു перспективный கெмиக்கல் ഹൈഡ്രൈഡാണ്, എന്നാൽ അതിൻ്റെ പുനരുജ്ജീവനം ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു. ജർമ്മനിയിലെയും അമേരിക്കയിലെയും ഗവേഷകർ ഈ വസ്തുക്കളുടെ കാര്യക്ഷമമായ പുനരുജ്ജീവനത്തിനായി വിവിധ വഴികൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നു.

c) ലിക്വിഡ് ഓർഗാനിക് ഹൈഡ്രജൻ കാരിയറുകൾ (LOHCs)

ഹൈഡ്രജനേഷനും ഡീഹൈഡ്രജനേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ ഹൈഡ്രജനെ റിവേഴ്സിബിളായി ബന്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഓർഗാനിക് ദ്രാവകങ്ങളാണ് LOHCs. ടോലുയിൻ/മീഥൈൽസൈക്ലോഹെക്സேன், ഡൈബെൻസൈൽടോലുയിൻ/പെർഹൈഡ്രോ-ഡൈബെൻസൈൽടോലുയിൻ എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്.

ഗുണങ്ങൾ:
ദോഷങ്ങൾ:
ഉദാഹരണങ്ങൾ:

ഏറ്റവും കൂടുതൽ പഠനം നടത്തിയ LOHC-കളിൽ ഒന്നാണ് ടോലുയിൻ/മീഥൈൽസൈക്ലോഹെക്സேன் സിസ്റ്റം. ടോലുയിനിലേക്ക് ഹൈഡ്രജൻ ചേർത്ത് മീഥൈൽസൈക്ലോഹെക്സേൻ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് കൊണ്ടുപോകാനും സംഭരിക്കാനും കഴിയും. തുടർന്ന് മീഥൈൽസൈക്ലോഹെക്സേനെ ടോലുയിനാക്കി മാറ്റുന്നതിലൂടെ ഹൈഡ്രജൻ പുറത്തുവിടുന്നു. ജപ്പാനിലെയും ജർമ്മനിയിലെയും കമ്പനികൾ LOHC അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​വിതരണ സംവിധാനങ്ങൾ സജീവമായി വികസിപ്പിക്കുകയും വിന്യസിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ജപ്പാനിലെ ചിയോഡ കോർപ്പറേഷൻ ടോലുയിൻ/മീഥൈൽസൈക്ലോഹെക്സேன் LOHC സിസ്റ്റത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി തങ്ങളുടെ SPERA Hydrogen™ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് ബ്രൂണയിൽ നിന്ന് ജപ്പാനിലേക്ക് ഹൈഡ്രജൻ കൊണ്ടുപോയി ആഗോള ഹൈഡ്രജൻ വിതരണ ശൃംഖല സ്ഥാപിച്ചു.

3. മെറ്റീരിയൽ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സംഭരണം (Adsorption)

ഈ രീതിയിൽ സജീവമാക്കിയ കാർബൺ, മെറ്റൽ-ഓർഗാനിക് ഫ്രെയിംവർക്കുകൾ (MOFs), കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് ഹൈഡ്രജൻ തന്മാത്രകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു.

ഗുണങ്ങൾ:
ദോഷങ്ങൾ:
ഉദാഹരണങ്ങൾ:

ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ഗവേഷകർ ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിനായി പുതിയ MOF-കളും മറ്റ് നാനോപോറസ് വസ്തുക്കളും സജീവമായി വികസിപ്പിക്കുകയും സ്വഭ Arിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, അമേരിക്കയിലെയും യൂറോപ്പിലെയും ഏഷ്യയിലെയും സർവ്വകലാശാലകളിലെയും ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങളിലെയും ശാസ്ത്രജ്ഞർ വർദ്ധിച്ച ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, ഹൈഡ്രജൻ തന്മാത്രകളുമായുള്ള ശക്തമായ ഇടപെടലുകൾ തുടങ്ങിയ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ ഹൈഡ്രജൻ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന MOF-കൾ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു. അന്തരീക്ഷ താപനിലയിലും പ്രഷറിലും ഹൈഡ്രജനെ ഫലപ്രദമായി സംഭരിക്കാൻ കഴിയുന്ന വസ്തുക്കൾ കണ്ടെത്തുന്നത് ഒരു പ്രധാന ലക്ഷ്യമായി തുടരുന്നു.

ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിലെ വെല്ലുവിളികളും ഭാവി ദിശകളും

ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ കാര്യമായ പുരോഗതി ഉണ്ടായിട്ടുണ്ടെങ്കിലും നിരവധി വെല്ലുവിളികൾ അവശേഷിക്കുന്നു:

ഈ വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നതിലും നൂതനമായ ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​മാർഗ്ഗങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിലും ഭാവിയിലെ ഗവേഷണ-വികസന ശ്രമങ്ങൾ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ചില പ്രധാന ശ്രദ്ധാ മേഖലകളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

ആഗോള സംരംഭങ്ങളും നിക്ഷേപങ്ങളും

ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ഗവൺമെൻ്റുകളും വ്യവസായങ്ങളും ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​ഗവേഷണത്തിലും വികസനത്തിലും വലിയ നിക്ഷേപം നടത്തുന്നു. ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

ഉപസംഹാരം

ഹൈഡ്രജൻ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ വ്യാപകമായ ഉപയോഗത്തിന് ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണം ഒരു നിർണായക സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. വെല്ലുവിളികൾ നിലനിൽക്കുമ്പോഴും, നിലവിലുള്ള ഗവേഷണ-വികസന ശ്രമങ്ങൾ മെറ്റീരിയൽ സയൻസ്, എഞ്ചിനീയറിംഗ്, സിസ്റ്റം ഡിസൈൻ എന്നിവയിൽ നൂതനത്വം വളർത്തുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ മെച്ചപ്പെടുകയും ചെലവുകൾ കുറയുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, വിവിധ മേഖലകളിൽ കാർബൺ കുറയ്ക്കുന്നതിലും ലോകത്തിന് സുസ്ഥിരമായ ഊർജ്ജ ഭാവി സൃഷ്ടിക്കുന്നതിലും ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണം കൂടുതൽ പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കും. ആഗോള ഹൈഡ്രജൻ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെ വിവിധ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയുന്ന കാര്യക്ഷമവും സുരക്ഷിതവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായ സംഭരണ ​​മാർഗ്ഗങ്ങൾ തുടർച്ചയായി തേടുന്നതിലാണ് ഹൈഡ്രജൻ്റെ പൂർണ്ണ ശേഷി തുറക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോൽ. ഈ സുപ്രധാന മേഖലയിലെ പുരോഗതി ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് അന്താരാഷ്ട്ര സഹകരണവും അറിവ് പങ്കിടലും അത്യാവശ്യമാണ്.