हाइड्रोजन पर चल रही कारें: भारत के राष्ट्रीय हाइड्रोजन मिशन पर एक नजर

भारत ने एक राष्ट्रीय हाइड्रोजन मिशन की घोषणा की है जो एक ऊर्जा स्रोत के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करने के लिए एक रोडमैप तैयार करेगा। इस पहल में परिवहन को बदलने की क्षमता है।

टोयोटा की नई मिराई हाइड्रोजन फ्यूल सेल कार, जो दिसंबर 2020 में टोक्यो में अपने लॉन्च इवेंट में प्रदर्शित हुई, हुड के नीचे इंजीनियरिंग दिखा रही है। (फोटो: रॉयटर्स)

परंपरागत रूप से फ्रंटियर इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) प्रौद्योगिकियों में धीमी गति से चलने वाले, भारत ने ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व हाइड्रोजन की ऊर्जा क्षमता का दोहन करने की दौड़ में एक अस्वाभाविक रूप से प्रारंभिक प्रवेश किया है। संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन और ईंधन सेल प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास में 100 मिलियन डॉलर तक के निवेश की घोषणा के चार महीने से भी कम समय के बाद, भारत ने एक राष्ट्रीय हाइड्रोजन मिशन की घोषणा की है।

बजट में प्रस्ताव का अगले कुछ महीनों में मिशन ड्राफ्ट के साथ पालन किया जाएगा - एक ऊर्जा स्रोत के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करने के लिए एक रोडमैप, हरित हाइड्रोजन पर विशेष ध्यान देने के साथ, हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था के साथ भारत की बढ़ती नवीकरणीय क्षमता के साथ, सरकारी अधिकारियों ने संकेत दिया .

और जबकि प्रस्तावित अंतिम-उपयोग क्षेत्रों में स्टील और रसायन शामिल हैं, प्रमुख उद्योग जिसमें हाइड्रोजन को बदलने की क्षमता है वह परिवहन है - जो सभी ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन का एक तिहाई योगदान देता है, और जहां हाइड्रोजन को जीवाश्म ईंधन के प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन के रूप में देखा जा रहा है। पारंपरिक ईवीएस पर विशिष्ट लाभ।

कुछ मुट्ठी भर गतिशीलता से जुड़े पायलट पहले से ही चल रहे हैं।

अक्टूबर में, दिल्ली छह महीने के पायलट प्रोजेक्ट में हाइड्रोजन स्पाइकेड कंप्रेस्ड नेचुरल गैस (H-CNG) पर चलने वाली बसों को संचालित करने वाला पहला भारतीय शहर बन गया। पारंपरिक सम्मिश्रण का सहारा लिए बिना सीधे प्राकृतिक गैस से एच-सीएनजी - सीएनजी में 18 प्रतिशत हाइड्रोजन - के उत्पादन के लिए इंडियन ऑयल कॉर्प द्वारा पेटेंट की गई एक नई तकनीक पर बसें चलेंगी।

पावर प्रमुख एनटीपीसी लिमिटेड लेह और दिल्ली में 10 हाइड्रोजन ईंधन सेल-आधारित इलेक्ट्रिक बसों और ईंधन सेल इलेक्ट्रिक कारों को चलाने के लिए एक पायलट का संचालन कर रही है, और आंध्र प्रदेश में हरित हाइड्रोजन उत्पादन सुविधा स्थापित करने पर विचार कर रही है।

आईओसी फरीदाबाद में अपने अनुसंधान एवं विकास केंद्र में बसों को चलाने के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए एक समर्पित इकाई स्थापित करने की भी योजना बना रही है।

एक सहायक नियामक ढांचे के रूप में, सड़क परिवहन और राजमार्ग मंत्रालय ने पिछले साल के अंत में हाइड्रोजन ईंधन सेल-आधारित वाहनों के लिए सुरक्षा मूल्यांकन मानकों को शामिल करने के लिए केंद्रीय मोटर वाहन नियम, 1989 में संशोधन का प्रस्ताव करते हुए एक अधिसूचना जारी की।

हाइड्रोजन क्यों - और इसके प्रकार

स्वच्छ ईंधन स्रोत के रूप में हाइड्रोजन की क्षमता का लगभग 150 वर्षों का इतिहास है। 1874 में, साइंस फिक्शन लेखक जूल्स वर्ने ने द मिस्टीरियस आइलैंड में एक प्रेजेंटेशन विजन सेट किया - एक ऐसी दुनिया की जहां एक दिन पानी को ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जो इसे बनाते हैं, अकेले या एक साथ उपयोग किए जाते हैं, एक अटूट स्रोत प्रस्तुत करेंगे गर्मी और प्रकाश, जिसकी तीव्रता कोयला सक्षम नहीं है।

1937 में, जर्मन यात्री हवाई पोत LZ129 हिंडनबर्ग ने अटलांटिक के पार उड़ान भरने के लिए हाइड्रोजन ईंधन का इस्तेमाल किया, केवल न्यू जर्सी में नेवल एयर स्टेशन लेकहर्स्ट में डॉकिंग के दौरान विस्फोट हुआ, जिसमें 36 लोग मारे गए। 1960 के दशक के अंत में, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं ने नासा के अपोलो मिशन को चंद्रमा तक पहुंचाने में मदद की।

1970 के दशक में तेल की कीमतों के झटकों के बाद, जीवाश्म ईंधन के स्थान पर हाइड्रोजन की संभावना पर गंभीरता से विचार किया जाने लगा। तीन कार निर्माता - जापान की होंडा और टोयोटा, और दक्षिण कोरिया की हुंडई - तब से सीमित पैमाने पर, प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण की दिशा में निर्णायक रूप से आगे बढ़े हैं।

प्रकृति में सबसे सामान्य तत्व स्वतंत्र रूप से नहीं पाया जाता है। हाइड्रोजन केवल अन्य तत्वों के साथ संयुक्त रूप से मौजूद है, और इसे प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यौगिकों जैसे पानी (जो दो हाइड्रोजन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन परमाणु का एक संयोजन है) से निकाला जाना है। हालांकि हाइड्रोजन एक स्वच्छ अणु है, लेकिन इसे निकालने की प्रक्रिया ऊर्जा-गहन है।

जिन स्रोतों और प्रक्रियाओं से हाइड्रोजन प्राप्त होता है, उन्हें रंग टैब द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। जीवाश्म ईंधन से उत्पन्न हाइड्रोजन को ग्रे हाइड्रोजन कहा जाता है; यह आज उत्पादित हाइड्रोजन का बड़ा हिस्सा है। कार्बन कैप्चर और भंडारण विकल्पों के साथ जीवाश्म ईंधन से उत्पन्न हाइड्रोजन को नीला हाइड्रोजन कहा जाता है; पूरी तरह से अक्षय ऊर्जा स्रोतों से उत्पन्न हाइड्रोजन को हरित हाइड्रोजन कहा जाता है। अंतिम प्रक्रिया में, अक्षय ऊर्जा से उत्पन्न बिजली का उपयोग पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करने के लिए किया जाता है।

हरे हाइड्रोजन के लिए मामला

हरे हाइड्रोजन के विशिष्ट फायदे हैं। एक, यह एक स्वच्छ जलने वाला अणु है, जो लोहा और इस्पात, रसायन और परिवहन सहित कई क्षेत्रों को डीकार्बोनाइज कर सकता है। दूसरा, अक्षय ऊर्जा जिसे ग्रिड द्वारा संग्रहीत या उपयोग नहीं किया जा सकता है, को हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए प्रसारित किया जा सकता है।

2021-22 में शुरू होने वाले सरकार के हाइड्रोजन ऊर्जा मिशन का लक्ष्य यही है। भारत का बिजली ग्रिड मुख्य रूप से कोयले पर आधारित है और ऐसा ही रहेगा, इस प्रकार बड़े पैमाने पर ईवी पुश से संपार्श्विक लाभों को नकारते हुए - क्योंकि इन वाहनों को बिजली देने वाली बिजली पैदा करने के लिए कोयले को जलाना होगा। कई देशों में जो ईवी पुश के लिए गए हैं, अधिकांश बिजली नवीकरणीय ऊर्जा से उत्पन्न होती है - उदाहरण के लिए नॉर्वे में, यह पनबिजली से 99 प्रतिशत है। विशेषज्ञों का मानना ​​​​है कि लंबी दूरी की ट्रकिंग और शिपिंग और लंबी दूरी की हवाई यात्रा जैसे अन्य कठिन-से-विद्युतीकरण क्षेत्रों में हाइड्रोजन वाहन विशेष रूप से प्रभावी हो सकते हैं। इन अनुप्रयोगों में भारी बैटरी का उपयोग करना प्रतिकूल होगा, खासकर भारत जैसे देशों के लिए, जहां बिजली ग्रिड मुख्य रूप से कोयले से निकाल दिया जाता है।

हाइड्रोजन ईंधन सेल कैसे काम करते हैं

दक्षिण कोरिया और जापान विशेष रूप से अपने मोटर वाहन बाजारों को हाइड्रोजन और ईंधन सेल की क्षमता में स्थानांतरित करने पर केंद्रित हैं। ईंधन सेल क्या है?

हाइड्रोजन एक ऊर्जा वाहक है, ऊर्जा का स्रोत नहीं है। हाइड्रोजन ईंधन को किसी कार या ट्रक को बिजली देने के लिए इस्तेमाल करने से पहले ईंधन सेल स्टैक नामक उपकरण द्वारा बिजली में परिवर्तित किया जाना चाहिए। एक ईंधन सेल ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया के माध्यम से ऑक्सीकरण एजेंटों का उपयोग करके रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। ईंधन सेल-आधारित वाहन आमतौर पर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को मिलाकर बिजली का उत्पादन करते हैं ताकि बोर्ड पर इलेक्ट्रिक मोटर चलाई जा सके। चूंकि ईंधन सेल वाहन चलाने के लिए बिजली का उपयोग करते हैं, इसलिए उन्हें इलेक्ट्रिक वाहन माना जाता है।

प्रत्येक व्यक्तिगत ईंधन सेल के अंदर, हाइड्रोजन एक जहाज पर दबाव वाले टैंक से खींचा जाता है और उत्प्रेरक के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए बनाया जाता है, जो आमतौर पर प्लैटिनम से बना होता है। जैसे ही हाइड्रोजन उत्प्रेरक के माध्यम से गुजरता है, यह अपने इलेक्ट्रॉनों से छीन लिया जाता है, जो एक बाहरी सर्किट के साथ चलने के लिए मजबूर होते हैं, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। इस करंट का उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा वाहन को बिजली देने के लिए किया जाता है, जिसका एकमात्र उपोत्पाद जल वाष्प है।

हाइड्रोजन ईंधन सेल कारों में लगभग शून्य कार्बन पदचिह्न होता है। हाइड्रोजन पेट्रोल जलाने की तुलना में लगभग दो से तीन गुना अधिक कुशल है, क्योंकि एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया दहन की तुलना में बहुत अधिक कुशल है।

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FCEV और अन्य EVs

इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) को आम तौर पर चार व्यापक श्रेणियों में बांटा गया है:

* पारंपरिक हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन या टोयोटा कैमरी जैसे एचईवी एक पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन प्रणाली को विद्युत प्रणोदन प्रणाली के साथ जोड़ते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक हाइब्रिड वाहन ड्राइवट्रेन होता है जो ईंधन के उपयोग को काफी कम करता है। एक पारंपरिक हाइब्रिड में ऑनबोर्ड बैटरी चार्ज होती है जब आईसी इंजन ड्राइवट्रेन को पावर दे रहा होता है।

* प्लग-इन हाइब्रिड वाहन या PHEV जैसे शेवरले वोल्ट में भी एक हाइब्रिड ड्राइवट्रेन होता है जो एक आईसी इंजन और इलेक्ट्रिक पावर का उपयोग प्रेरक शक्ति के लिए करता है, जो रिचार्जेबल बैटरी द्वारा समर्थित होता है जिसे एक शक्ति स्रोत में प्लग किया जा सकता है।

* बैटरी चालित इलेक्ट्रिक वाहन या बीईवी जैसे निसान लीफ या टेस्ला मॉडल एस में कोई आईसी इंजन या ईंधन टैंक नहीं है, और रिचार्जेबल बैटरी द्वारा संचालित पूरी तरह से इलेक्ट्रिक ड्राइवट्रेन पर चलते हैं।

* फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहन या FCEV जैसे टोयोटा की मिराई, होंडा की क्लैरिटी और हुंडई की नेक्सो ऑन-बोर्ड इलेक्ट्रिक मोटर को पावर देने के लिए हाइड्रोजन गैस का उपयोग करते हैं। FCEVs बिजली पैदा करने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को मिलाते हैं, जिससे मोटर चलती है। चूंकि वे पूरी तरह से बिजली से संचालित होते हैं, एफसीईवी को ईवी माना जाता है, लेकिन बीईवी के विपरीत, उनकी सीमा और ईंधन भरने की प्रक्रिया पारंपरिक कारों और ट्रकों के बराबर होती है।

एक बीईवी और एक हाइड्रोजन एफसीईवी के बीच मुख्य अंतर यह है कि एक बीईवी के लिए चार्ज करने में 30-45 मिनट की तुलना में बाद वाला केवल पांच मिनट का ईंधन भरने में सक्षम बनाता है। साथ ही, उपभोक्ताओं को प्रति यूनिट आयतन और वजन के बारे में पांच गुना बेहतर ऊर्जा भंडारण मिलता है, जो अन्य चीजों के लिए काफी जगह खाली कर देता है, जबकि सवार को आगे जाने की अनुमति देता है।

क्रिटिकल मास की समस्या

अपने वादे के बावजूद, हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी को अभी तक बढ़ाया नहीं गया है। टेस्ला के सीईओ एलोन मस्क ने फ्यूल सेल टेक्नोलॉजी को दिमागी तौर पर बेवकूफ बताया है।

वैश्विक स्तर पर, 2020 के अंत में सड़क पर 25,000 हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन थे; तुलनात्मक रूप से, इलेक्ट्रिक कारों की संख्या 8 मिलियन थी।

हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहनों को अपनाने में एक बड़ी बाधा ईंधन स्टेशन बुनियादी ढांचे की कमी रही है - ईंधन सेल कारें परंपरागत कारों के समान ही ईंधन भरती हैं, लेकिन उसी स्टेशन का उपयोग नहीं कर सकती हैं। आज दुनिया में 500 से कम परिचालन हाइड्रोजन स्टेशन हैं, ज्यादातर यूरोप में, इसके बाद जापान और दक्षिण कोरिया हैं। उत्तरी अमेरिका में कुछ हैं।

सुरक्षा को एक चिंता के रूप में देखा जाता है। हाइड्रोजन को क्रायोजेनिक टैंक में दबाया और संग्रहीत किया जाता है, वहां से इसे कम दबाव वाले सेल में खिलाया जाता है और बिजली उत्पन्न करने के लिए विद्युत-रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से रखा जाता है। हुंडई और टोयोटा का कहना है कि हाइड्रोजन ईंधन टैंक की सुरक्षा और विश्वसनीयता मानक सीएनजी इंजन के समान है।

प्रौद्योगिकी को बढ़ाना और महत्वपूर्ण द्रव्यमान प्राप्त करना बड़ी चुनौती बनी हुई है। सड़क पर अधिक वाहन और अधिक सहायक बुनियादी ढांचे से लागत कम हो सकती है। भारत के प्रस्तावित मिशन को उसी दिशा में एक कदम के तौर पर देखा जा रहा है.

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