தமிழ்

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு முறைகள், அவற்றின் சவால்கள் மற்றும் நிலையான ஆற்றல் எதிர்காலத்தை மேம்படுத்தும் முன்னேற்றங்கள். ஒரு உலகளாவிய பார்வை.

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல்: ஒரு விரிவான உலகளாவிய வழிகாட்டி

நிலையான எதிர்காலத்திற்கான உலகளாவிய மாற்றத்தில் ஹைட்ரஜன் ஒரு முக்கிய ஆற்றல் தாங்கியாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. போக்குவரத்து, தொழில் மற்றும் மின் உற்பத்தி உள்ளிட்ட பல்வேறு துறைகளை டிகார்பனைஸ் செய்வதற்கான அதன் திறன் குறிப்பிடத்தக்கது. இருப்பினும், ஹைட்ரஜன் ஆற்றலின் பரவலான பயன்பாடு திறமையான மற்றும் செலவு குறைந்த சேமிப்பு தீர்வுகளின் வளர்ச்சியில் தங்கியுள்ளது. இந்த வழிகாட்டி, ஹைட்ரஜன் சேமிப்பின் பல்வேறு முறைகள், அவற்றின் சவால்கள் மற்றும் இந்த முக்கியமான துறையில் புதுமைகளை உந்தித்தள்ளும் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் பற்றிய விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது.

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு ஏன் முக்கியம்

ஹைட்ரஜன் ஏராளமாக இருந்தாலும், அது முதன்மையாக நீர் (H2O) அல்லது ஹைட்ரோகார்பன்கள் (எ.கா., மீத்தேன், CH4) போன்ற சேர்மங்களில் உள்ளது. தூய ஹைட்ரஜனைப் பிரித்தெடுக்க ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, மேலும் அதன் குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அதிக எரியக்கூடிய தன்மை காரணமாக அதைச் சேமிப்பது தனித்துவமான சவால்களை அளிக்கிறது. திறமையான சேமிப்பு பல காரணங்களுக்காக முக்கியமானது:

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு முறைகள்

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களை இயற்பியல் மற்றும் இரசாயன சேமிப்பு முறைகளாக பரவலாக வகைப்படுத்தலாம். ஒவ்வொரு அணுகுமுறையும் சேமிப்பு திறன், ஆற்றல் திறன், செலவு மற்றும் பாதுகாப்பு அடிப்படையில் அதன் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் உள்ளன.

1. இயற்பியல் சேமிப்பு

இயற்பியல் சேமிப்பு என்பது ஹைட்ரஜனை குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த நிலைகளின் கீழ் வாயு அல்லது திரவமாகச் சேமிப்பதை உள்ளடக்குகிறது.

a) அழுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன் வாயு

அழுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன் வாயு சேமிப்பு என்பது ஹைட்ரஜனை உயர் அழுத்தங்களுக்கு (வழக்கமாக 350-700 பார், சில பயன்பாடுகளில் 1000 பார் வரை) அழுத்தி, அதை வலிமையான அழுத்த பாத்திரங்களில் சேமிப்பதை உள்ளடக்குகிறது. இது ஒப்பீட்டளவில் முதிர்ந்த தொழில்நுட்பமாகும், வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய தீர்வுகளுடன்.

நன்மைகள்:
குறைபாடுகள்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:

FCEVகளில் அழுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, Hyundai's NEXO FCEV ஆனது 700 பார் அழுத்தத்தில் 6.33 கிலோ சேமிப்பு திறன்கொண்ட மூன்று உயர் அழுத்த ஹைட்ரஜன் தொட்டிகளைப் பயன்படுத்துகிறது, இது 600 கிமீக்கு மேல் (WLTP தரநிலை) வரம்பை வழங்குகிறது.

b) திரவ ஹைட்ரஜன்

திரவ ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு என்பது ஹைட்ரஜனை அதன் கிரையோஜெனிக் கொதிநிலைக்கு (-253°C) குளிர்வித்து திரவமாக சுருக்கி சேமிப்பதை உள்ளடக்குகிறது. இது அழுத்தப்பட்ட வாயுவுடன் ஒப்பிடும்போது கன அளவு ஆற்றல் அடர்த்தியை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது.

நன்மைகள்:
குறைபாடுகள்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:

விண்வெளி திட்டங்களில் (எ.கா., NASA's Space Shuttle) திரவ ஹைட்ரஜன் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் விமானம் மற்றும் கப்பல்கள் போன்ற நீண்ட தூர போக்குவரத்து பயன்பாடுகளுக்கு ஆராயப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, Airbus ஹைட்ரஜன்-இயங்கும் விமானங்களை உருவாக்கி வருகிறது, அவை திரவ ஹைட்ரஜன் சேமிப்பைப் பயன்படுத்தும்.

2. இரசாயன சேமிப்பு

இரசாயன சேமிப்பு என்பது ஹைட்ரஜனை இரசாயன சேர்மங்களில் சேமிப்பதை உள்ளடக்குகிறது, அவை வெப்பம் அல்லது ஒரு வினையூக்கி போன்ற தூண்டுதலுடன் வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜனை வெளியிடுகின்றன.

a) உலோக ஹைட்ரைடுகள்

உலோக ஹைட்ரைடுகள் என்பவை சில உலோகங்கள் அல்லது உலோகக்கலவைகளுடன் ஹைட்ரஜன் வினைபுரிந்து உருவாகும் சேர்மங்கள். ஹைட்ரஜன் உலோக கட்டமைப்புக்குள் சேமிக்கப்படுகிறது மற்றும் ஹைட்ரைடை வெப்பப்படுத்துவதன் மூலம் வெளியிடப்படலாம்.

நன்மைகள்:
குறைபாடுகள்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:

லாந்தனம் நிக்கல் ஹைட்ரைடு (LaNi5H6) மற்றும் மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு (MgH2) ஆகியவை ஹைட்ரஜன் சேமிப்பிற்காக ஆராயப்படும் உலோக ஹைட்ரைடுகளின் எடுத்துக்காட்டுகள். அவற்றின் ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு திறன் மற்றும் இயக்கவியலை உலோகக்கலவை மற்றும் நானோஸ்ட்ரக்சரிங் மூலம் மேம்படுத்துவதில் ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்துகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஜப்பானில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் செயல்திறனை மேம்படுத்த வினையூக்கிகளால் மாற்றியமைக்கப்பட்ட MgH2 அடிப்படையிலான அமைப்புகளில் தீவிரமாக வேலை செய்கிறார்கள்.

b) இரசாயன ஹைட்ரைடுகள்

இரசாயன ஹைட்ரைடுகள் என்பவை நீர் அல்லது மற்றொரு வினைப்பொருளுடன் வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜனை வெளியிடும் சேர்மங்கள். எடுத்துக்காட்டுகளாக சோடியம் போரோஹைட்ரைடு (NaBH4) மற்றும் அம்மோனியா போரேன் (NH3BH3) ஆகியவை அடங்கும்.

நன்மைகள்:
குறைபாடுகள்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:

சோடியம் போரோஹைட்ரைடு (NaBH4) சில எரிபொருள் செல் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. செலவழித்த போரோஹைட்ரைடை மீளுருவாக்கம் செய்வதற்கான திறமையான முறைகளை உருவாக்குவதில் ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்துகிறது. அம்மோனியா போரேன் (NH3BH3) மற்றொரு நம்பிக்கைக்குரிய இரசாயன ஹைட்ரைடு ஆகும், ஆனால் அதன் மீளுருவாக்கம் ஒரு சவாலாக உள்ளது. ஜெர்மனி மற்றும் அமெரிக்காவில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த பொருட்களின் திறமையான மீளுருவாக்கத்திற்கான பல்வேறு வழிகளை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.

c) திரவ கரிம ஹைட்ரஜன் தாங்கிகள் (LOHCs)

LOHCகள் என்பவை ஹைட்ரஜனேற்றம் மற்றும் டீஹைட்ரஜனேற்ற வினைகள் மூலம் ஹைட்ரஜனை மீளக்கூடிய வகையில் பிணைக்கக்கூடிய கரிம திரவங்கள். எடுத்துக்காட்டுகளில் டோலுயின்/மெத்தில்சைக்ளோஹெக்ஸேன் மற்றும் டைபென்சைல்டோலுயின்/பெர்ஹைட்ரோ-டைபென்சைல்டோலுயின் ஆகியவை அடங்கும்.

நன்மைகள்:
குறைபாடுகள்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:

டோலுயின்/மெத்தில்சைக்ளோஹெக்ஸேன் அமைப்பு மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட LOHC களில் ஒன்றாகும். டோலுயினில் ஹைட்ரஜன் சேர்க்கப்பட்டு மெத்தில்சைக்ளோஹெக்ஸேன் உருவாகிறது, அதை கொண்டு செல்லவும் சேமிக்கவும் முடியும். பின்னர் மெத்தில்சைக்ளோஹெக்ஸேனை டோலுயினுக்கு டீஹைட்ரஜனேற்றம் செய்வதன் மூலம் ஹைட்ரஜன் வெளியிடப்படுகிறது. ஜப்பான் மற்றும் ஜெர்மனியில் உள்ள நிறுவனங்கள் LOHC அடிப்படையிலான ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு மற்றும் போக்குவரத்து தீர்வுகளை தீவிரமாக உருவாக்கி செயல்படுத்தி வருகின்றன. ஜப்பானில் உள்ள Chiyoda Corporation, டோலுயின்/மெத்தில்சைக்ளோஹெக்ஸேன் LOHC அமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட அதன் SPERA Hydrogen™ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி உலகளாவிய ஹைட்ரஜன் விநியோகச் சங்கிலியை நிரூபித்துள்ளது, இது புருணையில் இருந்து ஜப்பானுக்கு ஹைட்ரஜனை கொண்டு செல்கிறது.

3. பொருட்கள்-அடிப்படையிலான சேமிப்பு (உறிஞ்சுதல்)

இந்த முறை ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளை உறிஞ்சுவதற்கு செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன், உலோக-கரிம கட்டமைப்புகள் (MOFs) மற்றும் கார்பன் நானோகுழாய்கள் போன்ற அதிக மேற்பரப்பு பகுதிகளைக் கொண்ட பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

நன்மைகள்:
குறைபாடுகள்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:

உலகெங்கிலும் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஹைட்ரஜன் சேமிப்பிற்கான புதிய MOFகள் மற்றும் பிற நானோபோரஸ் பொருட்களை தீவிரமாக உருவாக்கி வகைப்படுத்துகின்றனர். எடுத்துக்காட்டாக, அமெரிக்கா, ஐரோப்பா மற்றும் ஆசியாவில் உள்ள பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களில் உள்ள விஞ்ஞானிகள் மேம்பட்ட ஹைட்ரஜன் உறிஞ்சுதல் பண்புகளைக் கொண்ட MOF களைத் தொகுக்கின்றனர், அதாவது அதிக மேற்பரப்புப் பகுதி மற்றும் ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளுடன் வலுவான தொடர்புகள். சுற்றுப்புற வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களுக்கு அருகில் ஹைட்ரஜனை திறம்பட சேமிக்கக்கூடிய பொருட்களைத் தேடுவது ஒரு முக்கிய கவனம் செலுத்துகிறது.

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பில் சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ள நிலையில், பல சவால்கள் உள்ளன:

எதிர்கால ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் இந்த சவால்களை எதிர்கொள்வதிலும் புதுமையான ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு தீர்வுகளை உருவாக்குவதிலும் கவனம் செலுத்துகின்றன. சில முக்கிய கவனம் செலுத்தும் பகுதிகள்:

உலகளாவிய முயற்சிகள் மற்றும் முதலீடுகள்

உலகெங்கிலும் உள்ள அரசாங்கங்களும் தொழில்துறைகளும் ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் பெருமளவில் முதலீடு செய்கின்றன. எடுத்துக்காட்டுகளில்:

முடிவுரை

ஹைட்ரஜன் ஆற்றலின் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு ஒரு முக்கியமான தொழில்நுட்பமாகும். சவால்கள் தொடர்ந்தாலும், தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் பொருட்கள் அறிவியல், பொறியியல் மற்றும் அமைப்பு வடிவமைப்பு ஆகியவற்றில் புதுமைகளை உந்துகின்றன. ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்பங்கள் முதிர்ச்சியடைந்து செலவுகள் குறையும் போது, ​​ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு பல்வேறு துறைகளை டிகார்பனைஸ் செய்வதிலும், உலகிற்கு நிலையான ஆற்றல் எதிர்காலத்தை உருவாக்குவதிலும் பெருகிய முறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும். ஹைட்ரஜனின் முழு திறனையும் திறப்பதற்கான திறவுகோல், உலகளாவிய ஹைட்ரஜன் பொருளாதாரத்தின் பல்வேறு தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யக்கூடிய திறமையான, பாதுகாப்பான மற்றும் செலவு குறைந்த சேமிப்பு தீர்வுகளைத் தொடர்ச்சியாகப் பின்பற்றுவதாகும். இந்த முக்கியமான துறையில் முன்னேற்றத்தை விரைவுபடுத்துவதற்கு சர்வதேச ஒத்துழைப்பு மற்றும் அறிவுப் பகிர்வு அவசியம்.