हाइड्रोजन ऊर्जा क्या है ? और इसका उपयोग एवं उत्पत्ति पूरी जानकरी हिंदी में

हाइड्रोजन ऊर्जा क्या है ? (Hydrogen Energy Kya Hai)

जीवाश्म ईंधन का तेजी से क्षय हो रहा है और उनके दहन से भी कई समस्याएं पैदा हो रही हैं जैसे कि ग्रीन हाउस इफ़ेक्ट ओज़ोन लेयर की कमी एसिड रेन और एनविरोमेंटल प्रदूषण हाइड्रोजन को इन सभी वैश्विक समस्याओं के समाधान के रूप में देखा जाता है। चूँकि हाइड्रोजन अम्लीय होता है और कुशल ईंधन इहेन हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में जलाया जाता है या बिजली में परिवर्तित किया जाता है, जो ऑक्सीजन के साथ जुड़कर केवल उत्सर्जन के रूप में पानी के साथ ऊर्जा का उत्पादन करता है और जब ऑक्सीजन के बजाय दहन के लिए हवा का उपयोग किया जाता है। कुछ NOx का भी उत्पादन किया जाता है, जिसे दहन टेम्परेचर को कम करके कम किया जा सकता है।

एक रिसाइकिल योग्य ऊर्जा स्रोत है और इसमें स्वच्छ विश्वसनीय और सस्ती ऊर्जा आपूर्ति प्रदान करने की क्षमता है, जो लचीली है और इसका उपयोग अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में किया जा सकता है, इसलिए हम कह सकते हैं कि ऊर्जा अर्थव्यवस्था को बढ़ाने और सुरक्षा में मदद कर सकती है । हाइड्रोजन भविष्य के लिए उपयोगी ऊर्जा स्त्रोत है यह आमतौर पर पेट्रोलियम दहन जैसे अन्य ऊर्जा स्रोतों से उत्पन्न होता है। पवन ऊर्जा या सौर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के ऐसे उत्पादन के पीछे कारण यह है कि यह पृथ्वी की सतह पर मुक्त अवस्था में नहीं पाया जाता है ।

हाइड्रोजन का उपयोग

Hydrogen का उपयोग दवाई बनाने, कमर्शियल वाहन प्लेन, ट्रेन, बस, ट्रक ईंधन हेतु, ऊर्जा उत्पादन इत्यादि मे किया जाता है हाइड्रोजन का उपयोग कर दक्षिण कोरिया देश में बम बना लिया है ।

हाइड्रोजन का इस्तेमाल जीवाश्म ईंधन के विकल्प के तौर पर

हाइड्रोजन का अर्थशास्त्र एक प्रणाली का वर्णन करता है जिसमें हाइड्रोजन जीवाश्म ईंधन के स्थान पर उपभोक्ता की ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने में प्रमुख भूमिका निभाता है
विभिन्न प्रकार के ऊर्जा स्रोत हैं जिनसे हाइड्रोजन को सौर नाभिकीय और जीवाश्म ईंधन के रूप में निकाला जा सकता है और फिर इसे उपयोगी ऊर्जा रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है लेकिन हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था के सफल होने के लिए हाइड्रोजन को जल के साथ नवीकरणीय स्रोतों से जेनरेट करना पड़ता है

फोटोइलेक्ट्रोलिसिस जहां पानी और सौर विकिरण हाइड्रोजन के संचय के लिए स्रोत हैं, उस स्थिति में पर्यावरण पर इसका कोई हानिकारक प्रभाव नहीं होगा, क्योंकि प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन के निष्कर्षण की तुलना में बायोमास से कार्बन डाइ ऑक्साइड हाइड्रोजन के उत्सर्जन का कारण भी बन सकता है। हाइड्रोजन के इलेक्ट्रोलाइटिक उत्पादन के लिए आवश्यक कुल लागत का केवल आधा हिस्सा है।

हाइड्रोजन की उत्पत्ति

पृथ्वी की सतह पर हाइड्रोजन मुक्त अवस्था मे नहीं पाई जाती है जब हाइड्रोजन ओर ऑक्सिजन के अणु जुड़ते है तो जल का निर्माण करते है जल के अणु टूटकर हाइड्रोजन की उत्पत्ति की जाती है जो ईंधन के रूप मे इस्तेमाल होती है । हाइड्रोजन की उत्पत्ति के लिए कई पद्धति उपयोग मे लायी जाती है जो की कच्चे माल की मात्रा और संसाधन,एवं भंडारण पर निर्भर करती है हाइड्रोजन के शुद्ध रूप मे प्रपट करने की कुछ विधिया इस प्रकार है

1. भाप सुधार (Steam reformation)
2. पानी का इलेक्ट्रोलिसिस Electrolysis of water
3. सौर ऊर्जा या परमाणु ऊर्जा के माध्यम से पानी का थर्मल अपघटन Thermal decomposition of water through solar energy or nuclear energy
4. थर्मोकेमिकल विधि Thermochemical methods
5. सौर ऊर्जा के तरीके Solar energy Methods
6. बायो-फोटोलिसिस Bio-Photolysis
7. फोटो इलेक्ट्रोलिसिस Photo electrolysis
8. सूरजमुखी तेल, वायु और जल वाष्प Sunflower oil, air and water vapour
9. कोयले / बायोमास का गैसीकरण Gasification of coal /biomass

भाप सुधार (Steam reforming)

स्टीम रिफॉर्म का उपयोग जीवाश्म ईंधन जैसे प्राकृतिक गैस और अन्य हाइड्रोकार्बन से मीथेन और मेथनॉल के लिए हाइड्रोजन निकालने के लिए किया जाता है। स्टीम रिफॉर्मेशन को मूल रूप से उच्च गति के पहले चरण में तीन चरणों में लगभग 700 डिग्री से 1000  डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है और २० atm.steam के दबाव के साथ मीथेन के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया में उत्पन्न होता है

दूसरे चरण में कार्बन डाइऑक्साइड और अतिरिक्त हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए परिणामस्वरूप कार्बन मोनोऑक्साइड को एक बार फिर भाप से प्रतिक्रिया दी जाती है। यहाँ ऑक्सीजन को पानी से ऑक्सीकृत किया जाता है इस प्रतिक्रिया को ऑक्सीकरण करने के लिए पानी का गैस कहा जाता है

अंत में तीसरे चरण में दबाव स्विंग सोखना संघनन नामक एक प्रक्रिया और सभी कार्बन डाइ ऑक्साइड और केवल हाइड्रोजन गैस छोड़ने वाली अशुद्धियों को हटा दिया जाता है पानी की इलेक्ट्रोलायसिस  एक विद्युत प्रवाह का उपयोग करके पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित कर पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने की प्रक्रिया है।इलेक्ट्रोलायसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन का मुख्य लाभ इस विधि में हाइड्रोजन का उत्सर्जन मुक्त उत्पादन है।

पहले विद्युत प्रवाह के साथ चार्ज किया जाता है, पानी में दो ध्रुवों से आने वाला चार्ज हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच रासायनिक बंधन को तोड़ता है और परमाणु घटकों को अलग करता है आयनों को आवेशित करने वाले कणों को अब नेगेटिव पोल हाइड्रोजन अणुओं के साथ धनात्मक आयनों की ओर आकर्षित करता है और धनात्मक ध्रुव एनोड ऑक्सीजन के अणुओं के साथ ऋणात्मक आयनों को आकर्षित करता है क्योंकि कण ध्रुवों तक पहुँचते हैं और ऑक्सीजन और गैसें बढ़ती हैं और चाप 99 प्रतिशत शुद्धता के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए अलग-अलग एकत्र होते हैं। सेल का टेम्परेचर 65 डिग्री सेलिसस से 80 डिग्री सेल्सियस के बीच बनाए रखा जाता है। हाइड्रोजन के उत्पादन की दर वर्तमान और इलेक्ट्रोलायसिस की दक्षता के समानुपाती होती है।

जल का थर्मल अपघटन

थर्मल अपघटन या थर्मोलायसिस एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें प्राथमिक ईंधन द्वारा उत्पादित गर्मी को सीधे मध्यवर्ती विद्युत ऊर्जा का उपयोग किए बिना पानी को विघटित करने के लिए लागू किया जाता है, लेकिन यह केवल तभी संभव है जब टेम्परेचर कम से कम 2500 डिग्री सेल्सियस हो, इसलिए इस तरह के उच्च तापमान आवश्यकताओं के कारण रूपांतरण प्रक्रिया उपकरणों में सीमा जिसके कारण पानी का प्रत्यक्ष एकल चरण अपघटन संभव नहीं है।

थर्मोकेमिकल विधि

थर्मोकेमिकल विधि थर्मोलिसिस विधि का सुधार है इस पद्धति में कई क्रमिक प्रतिक्रियाओं को 700 डिग्री सेल्सियस से 1000 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर किया जाता है ताकि पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित किया जा सके और समीकरणों द्वारा एक सामान्य थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया व्यक्त की जाती है।

बायो फोटोलायसिस

इस मेट्रो में प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान पौधों को पानी में विभाजित करने की क्षमता का उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन का उत्पादन एक शैवाल बायोरिएक्टर में किया जा सकता है। ये अभिकारक एक निश्चित प्रकार के शैवाल का उपयोग करते हैं जो कुछ शर्तों के तहत सौर ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और एंजाइमसिनथिर कोशिकाएं उत्प्रेरक के रूप में कार्य करती हैं। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में पानी के विघटन से यह पता चलता है कि कुछ बैक्टीरिया हाइड्रोजन के उत्पादन में भी सक्षम हैं अगर उन्हें विकसित करने के लिए एक सब्सट्रेट प्रदान किया जाता है तो वे हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए विभिन्न एंजाइमैटिक तंत्र ले सकते हैं।

फोटो एल्क्ट्रोलायसिस

फोटोइलेक्ट्रोलायसिस एक ऐसा तंत्र है जो सौर ऊर्जा संग्रह और जल इलेक्ट्रोलायसिस  की प्रक्रियाओं को जोड़ता है इस प्रक्रिया में एक फोटोइलेक्ट्रॉनिक सेल का उपयोग किया जाता है जिसमें एक फोटोइलेक्ट्रोड एसेन्स्टर उपकरण शामिल होता है जो सौर ऊर्जा को अवशोषित करता है और पानी के अणुओं को विभाजित करने के लिए आवश्यक वोल्टेज को अवशोषित करता है।

सूरजमुखी तेल से हाइड्रोजन ईंधन का उत्पादन

इस विधि को ब्रिटिश शोधकर्ताओं के एक समूह द्वारा विकसित किया गया था जिसमें यह सूरजमुखी तेल, वायु जल वाष्प और दो अत्यधिक विशिष्ट उत्प्रेरक एक निकल आधारित है और दूसरे कार्बन को हाइड्रोजन को जीन्रेट करने के लिए उपयोग किया जाता है। उत्प्रेरक का उपयोग ऑक्सीजन और कार्बन ऑक्साइड को समय-समय पर स्टोर और रिलेसेज़ किया जाता है। हाइड्रोजन का निर्माण करने में प्रक्रिया में जीवाश्म ईंधन का जलना शामिल नहीं होता है,

हालांकि वर्तमान में जनरेटर को गर्म करने के लिए बिजली का उपयोग किया जाता है, लेकिन निकट भविष्य में इस कमी को समाप्त कर दिया जाएगा क्योंकि निकेल आधारित उत्प्रेरक का उपयोग हाइड्रोजन विखंडन के लिए आवश्यक गर्मी को व्यवस्थित करने के लिए किया जाएगा। उत्प्रेरक हवा से ऑक्सीजन को अवशोषित करता है और संपर्क रिएक्टर बिस्तर को गर्म करता है।

इतने उच्च तापमान पर कार्बन आधारित उत्प्रेरक carbon di oxcide को छोड़ता है जो पहले उपकरण में फंस गया था, अब वाष्पशील तेल और पानी का मिश्रण रिएक्टर कक्ष में खिलाया गया जहां वाष्पीकृत तेल में कार्बन हाइड्रोजन बंधन गर्मी के कारण नीचे गिर जाता है।

भाप में मौजूद ऑक्सीजन कार्बन के साथ मिलकर हाइड्रोजन और कार्बन मोनो ऑक्साइड को छोड़ता है और कार्बन डाइ ऑक्साइड और हाइड्रोजन एक दूसरे की उपस्थिति में बनते हैं और इसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन जीन के चक्रीय प्रक्रिया में हाइड्रोजन संकरण की उपरोक्त प्रक्रिया कार्बन मोनो उत्पन्न होती है। ऑक्साइड और मीथेन उन उत्पादों के रूप में हैं जो लगभग समान अनुपात में हैं सूरजमुखी तेल से हाइड्रोजन का उत्पादन किसी भी अन्य प्रक्रिया की तुलना में अधिक कुशल है क्योंकि यह 90 प्रतिशत शुद्धता का हाइड्रोजन पैदा करता है जबकि अन्य प्रक्रियाएं केवल 70 प्रतिशत शुद्धता के साथ हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती हैं।

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निष्कर्ष

आशा करता हूँ आपको ये समझ आ गया होगा की हाइड्रोजन ऊर्जा क्या है ? Hydrogen Energy Kya Hai है. अगर आपका कोई भी सवाल या सुझाव है तो आप हमें comment भी कर सकते है.