हायड्रोजन इंधन कसे बनवले जाते याचा विचार केल्यास, हायड्रोजन इंधन म्हणून का वापरला जातो हे आपल्याला विचारले जाईल. बरं, जेव्हा हायड्रोजनचा इंधन सेलमध्ये इंधन म्हणून वापर केला जातो, तेव्हा ते एक स्वच्छ इंधन आहे जे पूर्णपणे पाणी तयार करते.
यासह असंख्य संसाधने नैसर्गिक वायू, अणूशक्ती, बायोमासआणि अक्षय उर्जा स्त्रोत सारखे सौर आणि वारा, हायड्रोजन तयार करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.
त्याच्या फायद्यांमुळे ते ऊर्जा उत्पादन आणि वाहतूक यांचा समावेश असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी इष्ट इंधन पर्याय बनवते. पोर्टेबल पॉवर, घरे, ऑटोमोबाईल्स आणि बरेच काही यासह त्याचे असंख्य उपयोग आहेत.
साठी स्वच्छ आणि प्रभावी पर्याय म्हणून हायड्रोजन इंधन पेशींचा वापर पारंपारिक ज्वलन इंजिन लक्षणीय वाढ झाली आहे. वीज निर्माण करणाऱ्या या इंधन पेशींमध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन यांच्यातील रासायनिक परस्परसंवादाचा एकमात्र परिणाम म्हणजे पाणी.
हायड्रोजन इंधन पेशींची क्षमता पूर्णपणे वापरण्यासाठी अत्याधुनिक उत्पादन प्रक्रिया आवश्यक आहे.
अनुक्रमणिका
हायड्रोजन इंधन कसे तयार केले जाते – 4 प्रमुख उत्पादन पद्धती
तेथे विविध आहेत हायड्रोजन इंधन तयार करण्याचे मार्ग. आजकाल, इलेक्ट्रोलिसिस आणि नैसर्गिक वायू सुधारणे - एक थर्मल प्रक्रिया - बहुतेकदा वापरली जाणारी तंत्रे आहेत. जैविक आणि सौरऊर्जेवर चालणाऱ्या प्रक्रिया हे आणखी दोन दृष्टिकोन आहेत.
- थर्मल प्रक्रिया
- इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया
- सौर-चालित प्रक्रिया
- जैविक प्रक्रिया
1. थर्मल प्रक्रिया
हायड्रोजन तयार करण्यासाठी सर्वात सामान्य थर्मल पद्धत म्हणजे स्टीम रिफॉर्मिंग, जी स्टीम आणि हायड्रोजन उत्पन्न करणारे हायड्रोकार्बन इंधन यांच्यातील उच्च-तापमान प्रतिक्रिया आहे.
डिझेल, नैसर्गिक वायू, गॅसिफाइड कोळसा, गॅसिफाइड बायोमास आणि नूतनीकरणयोग्य द्रव इंधन यासारख्या विविध हायड्रोकार्बन इंधनांच्या सुधारणांद्वारे हायड्रोजनची निर्मिती केली जाऊ शकते. आजकाल, स्टीम-रिफॉर्मिंग नैसर्गिक वायू सर्व हायड्रोजनपैकी 95% तयार करतो.
2. इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया
इलेक्ट्रोलिसिस तंत्राचा वापर करून पाण्यामधून हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन काढता येतो. इलेक्ट्रोलायझर हे एक उपकरण आहे जे इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया करते. हे इंधन सेलसारखे आहे कारण ते हायड्रोजन रेणूच्या उर्जेचा वापर करण्याऐवजी पाण्याच्या रेणूंमधून हायड्रोजन तयार करते.
3. सौर-चालित प्रक्रिया
सौरऊर्जेवर चालणाऱ्या प्रणालींमध्ये, प्रकाश हायड्रोजन तयार करण्यासाठी एजंट म्हणून काम करतो. काही सौर-चालित प्रक्रिया थर्मोकेमिकल, फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल आणि फोटोबायोलॉजिकल आहेत. हायड्रोजन फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रियेद्वारे तयार केले जाते, जे जीवाणू आणि हिरव्या शैवाल यांच्या नैसर्गिक प्रकाशसंश्लेषण क्रियाकलापांवर अवलंबून असते.
विशिष्ट अर्धसंवाहकांचा वापर करून, फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रिया पाण्याचे हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये विभाजन करतात. एकाग्र सौर उर्जेचा वापर सौर थर्मोकेमिकल हायड्रोजन संश्लेषणामध्ये पाणी-विभाजन प्रतिक्रियांना इंधन देण्यासाठी केला जातो, वारंवार मेटल ऑक्साईड सारख्या अतिरिक्त प्रजातींच्या संयोगाने.
4. जैविक प्रक्रिया
जीवाणू आणि सूक्ष्म शैवाल यांसारखे सूक्ष्मजीव जैविक प्रक्रियेत वापरले जातात आणि हे जीव जैविक अभिक्रियांद्वारे हायड्रोजन तयार करू शकतात.
बायोमास किंवा सांडपाणी यांसारख्या सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करून, जीवाणू मायक्रोबियल बायोमास रूपांतरण म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या प्रक्रियेत हायड्रोजन तयार करू शकतात. याउलट, फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रिया सूक्ष्मजीवांसाठी ऊर्जेचा स्रोत म्हणून सूर्यप्रकाश वापरतात.
हायड्रोजन इंधन कसे तयार केले जाते – 8 उत्पादन चरण
विविध उत्पादन पद्धतींवर चर्चा केल्यानंतर, कच्चा माल शोधण्यापासून ते स्वच्छ ऊर्जा स्रोत तयार करण्यापर्यंत हायड्रोजन इंधन सेलच्या निर्मितीमध्ये गुंतलेल्या विशिष्ट प्रक्रियेचे परीक्षण करूया. आम्ही इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया बनविणाऱ्या प्रक्रियांचे परीक्षण करू.
- कच्चा माल सोर्सिंग
- उत्प्रेरक तयारी
- मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंब्ली (MEA) फॅब्रिकेशन
- बायपोलर प्लेट मॅन्युफॅक्चरिंग
- इंधन सेल स्टॅक असेंब्ली
- वनस्पती घटकांचे संतुलन
- गुणवत्ता नियंत्रण आणि चाचणी
- उपयोजन आणि एकत्रीकरण
1. कच्चा माल सोर्सिंग
हायड्रोजन इंधन पेशींच्या निर्मितीसाठी आवश्यक असलेल्या कच्च्या मालाची खरेदी ही उत्पादन प्रक्रियेतील पहिली पायरी आहे. आवश्यक घटकांमध्ये द्विध्रुवीय प्लेट्ससाठी कार्बन-आधारित सामग्री, इलेक्ट्रोलाइट झिल्लीसाठी पॉलिमर आणि इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियांसाठी प्लॅटिनम किंवा इतर उत्प्रेरकांचा समावेश होतो.
सहसा बर्‍याच विक्रेत्यांकडून विकत घेतलेले, हे साहित्य इंधन सेल निर्मितीसाठी त्यांच्या योग्यतेची हमी देण्यासाठी कठोर गुणवत्ता आश्वासन प्रक्रियेतून जातात.
2. उत्प्रेरक तयारी
उत्प्रेरक, जो बहुधा प्लॅटिनमपासून बनलेला असतो, इंधन सेलच्या इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया आयोजित करण्याच्या क्षमतेसाठी आवश्यक असतो.
एक अत्यंत सक्रिय आणि स्थिर उत्प्रेरक स्तर तयार करण्यासाठी, उत्प्रेरक सामग्रीवर रासायनिक साचणे आणि भौतिक वाष्प जमा करणे यासह विविध पद्धतींचा वापर करून उपचार आणि निर्मिती केली जाते.
स्प्रे कोटिंग किंवा स्क्रीन प्रिंटिंग सारख्या तंत्रांचा वापर करून इलेक्ट्रोड पृष्ठभाग या थराने झाकले जातात.
3. मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंब्ली (MEA) फॅब्रिकेशन
उत्प्रेरक-लेपित इलेक्ट्रोड्स आणि पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली झिल्ली इलेक्ट्रोड असेंब्ली बनवतात, जो इंधन सेलचा एक आवश्यक भाग आहे. पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली काळजीपूर्वक तयार केली जाते आणि इंधन सेल स्टॅक आर्किटेक्चरशी जुळण्यासाठी शिल्प तयार केली जाते.
हे सामान्यतः परफ्लुरोसल्फोनिक ऍसिड पॉलिमरचे बनलेले असते. MEA नंतर उत्प्रेरक सह लेपित इलेक्ट्रोड्स झिल्लीच्या प्रत्येक बाजूला एकत्रित करून तयार केले जाते.
4. बायपोलर प्लेट मॅन्युफॅक्चरिंग
इंधन पेशींच्या स्टॅकमध्ये, द्विध्रुवीय प्लेट्स रिअॅक्टंट वायूंचे विखुरणे आणि इंधन पेशींमध्ये वीज हस्तांतरित करण्याची जबाबदारी घेतात. सहसा, कार्बन-आधारित सामग्री जी गंजण्यास प्रतिरोधक असते आणि वजनाने हलकी असते अशा प्लेट्स तयार करण्यासाठी वापरल्या जातात.
आवश्यक आकार आणि रचना प्राप्त करण्यासाठी, उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान मोल्डिंग, मशीनिंग किंवा दाबण्याची प्रक्रिया वापरली जाते. ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन वायूंचा प्रभावी मार्ग सुलभ करण्यासाठी द्विध्रुवीय प्लेट्समध्ये चॅनेल आणि प्रवाह फील्ड देखील समाविष्ट आहेत.
5. इंधन सेल स्टॅक असेंब्ली
हायड्रोजन इंधन सेल प्रणालीचा आवश्यक घटक म्हणजे इंधन सेल स्टॅक, जो समांतर आणि मालिका व्यवस्थेमध्ये जोडलेल्या अनेक इंधन पेशींनी बनलेला असतो. असेंब्ली उत्तम प्रकारे स्टॅक केलेल्या द्विध्रुवीय प्लेट्स, गॅस डिफ्यूजन लेयर्स आणि MEA चे बनलेले आहे.
अॅडझिव्ह आणि गॅस्केट सारख्या सीलिंग सामग्रीच्या वापरामुळे गॅस गळती रोखली जाते आणि चांगले सीलिंग सुनिश्चित केले जाते. स्टॅक असेंब्ली शीतलक आणि वायूचा आदर्श प्रवाह जतन करताना जास्तीत जास्त शक्ती निर्माण करण्यासाठी बनविली जाते.
6. वनस्पती घटकांचे संतुलन
पूर्ण इंधन सेल प्रणालीला इंधन सेल स्टॅक व्यतिरिक्त अनेक वनस्पती (BOP) घटकांचे संतुलन आवश्यक आहे. यामध्ये ह्युमिडिफायर्स, कूलिंग सिस्टीम, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनसाठी पुरवठा यंत्रणा आणि इलेक्ट्रिकल आउटपुटचे व्यवस्थापन आणि नियमन करण्यासाठी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स यांचा समावेश आहे.
योग्य इंधन आणि शीतलक प्रवाह, थर्मल व्यवस्थापन आणि इलेक्ट्रिकल कनेक्टिव्हिटी सुनिश्चित करण्यासाठी, BOP घटक संपूर्ण सिस्टम डिझाइनमध्ये एकत्रित केले जातात.
7. गुणवत्ता नियंत्रण आणि चाचणी
प्रत्येक इंधन सेलची विश्वासार्हता आणि कार्यक्षमतेची हमी देण्यासाठी उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान कठोर गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया वापरल्या जातात. अनेक टप्प्यांवर, गुणवत्ता तपासणी जसे की व्हिज्युअल तपासणी, विद्युत चाचणी आणि कार्यप्रदर्शन पुनरावलोकने केली जातात.
त्यांचे इलेक्ट्रिकल आउटपुट, टिकाऊपणा, कार्यक्षमता आणि सुरक्षितता याची पुष्टी करण्यासाठी अंतिम इंधन सेल असेंब्लींवर संपूर्ण चाचणी केली जाते. आवश्यक गुणवत्ता मानके पूर्ण करण्यासाठी, कोणतेही दोषपूर्ण पेशी किंवा घटक सापडले आणि बदलले जातात.
8. उपयोजन आणि एकत्रीकरण
इंधन सेल त्यांच्या यशस्वी उत्पादन आणि चाचणीनंतर विविध अनुप्रयोगांमध्ये उपयोजन आणि एकत्रीकरणासाठी तयार केले जातात. पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स, स्थिर उर्जा निर्मिती उपकरणे आणि ऑटोमोबाईल्स हे सर्व या श्रेणीत येऊ शकतात.
एक उपयुक्त आणि प्रभावी हायड्रोजन-शक्तीवर चालणारे उपकरण तयार करण्यासाठी, एकीकरण प्रक्रियेमध्ये इंधन सेल सिस्टमला हायड्रोजन स्टोरेज टाक्या, एअर इनटेक सिस्टम आणि पॉवर मॅनेजमेंट युनिट्स यांसारख्या आवश्यक सहायक प्रणालींशी जोडणे आवश्यक आहे.
निष्कर्ष
हायड्रोजन इंधन सेल निर्मिती ही एक बहु-चरण प्रक्रिया आहे जी कच्च्या मालाच्या खरेदीपासून सुरू होते आणि इंधन सेल सिस्टमच्या एकत्रीकरणाने समाप्त होते.
ही जटिल प्रक्रिया स्वच्छ, विश्वासार्ह आणि कार्यक्षम ऊर्जा स्त्रोतांच्या उत्पादनाची हमी देते ज्यात वीज निर्मिती, वाहतूक आणि इतर उद्योग पूर्णपणे बदलण्याची क्षमता आहे.
सतत संशोधन आणि विकासामुळे हायड्रोजन इंधन पेशींची उत्पादन प्रक्रिया नेहमीच विकसित होत असते, जी शाश्वत ऊर्जा समाधानांच्या विकासास चालना देते.
शिफारसी
- जलविद्युत बद्दल 20 तथ्ये जे तुम्हाला कधीच माहित नव्हते
. - हायड्रोजन-चालित वाहने: साधक आणि बाधक जाणून घ्या
. - जलविद्युत ऊर्जा कशी कार्य करते
. - पर्यावरणाचे जलविज्ञान चक्र
. - मिथेनचा ग्लोबल वार्मिंगवर कसा परिणाम होतो?
मनापासून उत्कट पर्यावरणवादी. EnvironmentGo येथे मुख्य सामग्री लेखक.
मी लोकांना पर्यावरण आणि त्याच्या समस्यांबद्दल शिक्षित करण्याचा प्रयत्न करतो.
हे नेहमीच निसर्गाबद्दल आहे, आपण संरक्षण केले पाहिजे नष्ट नाही.