હાઇડ્રોજન પાવર પ્લાન્ટ્સ - વલણો અને સંભાવનાઓ

જો કે અણુ ઉર્જા પ્લાન્ટને લાંબા સમયથી ખૂબ જ સલામત માનવામાં આવે છે, 2011માં જાપાનના ફુકુશિમા પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટમાં થયેલા અકસ્માતે ફરી એકવાર વિશ્વભરના ઊર્જા ઇજનેરોને આ પ્રકારની ઊર્જા સાથે સંકળાયેલી સંભવિત પર્યાવરણીય સમસ્યાઓ વિશે વિચારવાની ફરજ પાડી હતી.

સંખ્યાબંધ EU દેશો સહિત ઘણા દેશોની સરકારોએ તેમની અર્થવ્યવસ્થાને વૈકલ્પિક ઉર્જા તરફ સ્થાનાંતરિત કરવાનો સ્પષ્ટ ઇરાદો જાહેર કર્યો છે, કોઈ રોકાણ છોડ્યા વિના, આગામી 5-10 વર્ષોમાં આ ઉદ્યોગ માટે અબજો યુરોનું વચન આપ્યું છે. અને આવા વિકલ્પના સૌથી આશાસ્પદ અને પર્યાવરણીય રીતે સલામત પ્રકારોમાંનું એક હાઇડ્રોજન છે.

જો કોલસો, ગેસ અને તેલ સમાપ્ત થઈ જાય, તો મહાસાગરોમાં ફક્ત અમર્યાદિત હાઇડ્રોજન છે, જો કે તે ત્યાં તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત નથી, પરંતુ ઓક્સિજન સાથેના રાસાયણિક સંયોજનના સ્વરૂપમાં - પાણીના રૂપમાં.

હાઇડ્રોજન એ સૌથી પર્યાવરણને અનુકૂળ ઉર્જા સ્ત્રોત છે. હાઇડ્રોજન મેળવવા, પરિવહન, સંગ્રહ અને ઉપયોગ કરવા માટે ધાતુઓ સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અંગેના આપણા જ્ઞાનને વિસ્તારવાની જરૂર છે.

અહીં ઘણી સમસ્યાઓ છે.અહીં ફક્ત તેમાંથી કેટલાક છે જે તેમના ઉકેલની રાહ જોઈ રહ્યા છે: પટલ ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરીને અત્યંત શુદ્ધ હાઇડ્રોજન આઇસોટોપનું ઉત્પાદન (ઉદાહરણ તરીકે, પેલેડિયમમાંથી), તકનીકી રીતે ફાયદાકારક હાઇડ્રોજન બેટરીનું નિર્માણ, સામગ્રીના હાઇડ્રોજન ખર્ચનો સામનો કરવાની સમસ્યા વગેરે.

હાઇડ્રોજનની પર્યાવરણીય સલામતી, અન્ય પરંપરાગત પ્રકારના ઉર્જા સ્ત્રોતોની તુલનામાં, કોઈને શંકા નથી: હાઇડ્રોજન કમ્બશનનું ઉત્પાદન ફરીથી વરાળના સ્વરૂપમાં પાણી છે, જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે બિન-ઝેરી છે.

ઇંધણ તરીકે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ મૂળભૂત ફેરફારો વિના આંતરિક કમ્બશન એન્જિનમાં તેમજ ટર્બાઇનમાં સરળતાથી થઈ શકે છે અને ગેસોલિન કરતાં વધુ ઊર્જા મેળવવામાં આવશે. જો હવામાં ગેસોલિનના દહનની વિશિષ્ટ ગરમી લગભગ 44 MJ/kg છે, તો પછી હાઇડ્રોજન માટે આ આંકડો લગભગ 141 MJ/kg છે, જે 3 ગણાથી વધુ છે. પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનો પણ ઝેરી છે.

હાઇડ્રોજનનો સંગ્રહ અને પરિવહન ખાસ સમસ્યાઓનું કારણ બનશે નહીં, લોજિસ્ટિક્સ પ્રોપેન જેવું જ છે, પરંતુ હાઇડ્રોજન મિથેન કરતાં વધુ વિસ્ફોટક છે, તેથી અહીં હજુ પણ કેટલીક ઘોંઘાટ છે.

હાઇડ્રોજન સંગ્રહ ઉકેલો નીચે મુજબ છે. પ્રથમ રસ્તો પરંપરાગત કમ્પ્રેશન અને લિક્વિફેક્શન છે, જ્યારે હાઇડ્રોજનની પ્રવાહી સ્થિતિ જાળવવા માટે તેના અતિ-નીચા તાપમાનની ખાતરી કરવી જરૂરી રહેશે. આ ખર્ચાળ છે.

બીજી રીત વધુ આશાસ્પદ છે - તે કેટલાક સંયુક્ત ધાતુના જળચરો (વેનેડિયમ, ટાઇટેનિયમ અને આયર્નના અત્યંત છિદ્રાળુ એલોય) ની ક્ષમતા પર આધારિત છે જે હાઇડ્રોજનને સક્રિય રીતે શોષી શકે છે અને ઓછી ગરમી પર તેને છોડે છે.

Enel અને BP જેવી અગ્રણી તેલ અને ગેસ કંપનીઓ આજે સક્રિયપણે હાઇડ્રોજન ઊર્જા વિકસાવી રહી છે.થોડા વર્ષો પહેલા, ઇટાલિયન એનલે વિશ્વનો પ્રથમ હાઇડ્રોજન પાવર પ્લાન્ટ શરૂ કર્યો હતો, જે વાતાવરણને પ્રદૂષિત કરતું નથી અને ગ્રીનહાઉસ વાયુઓનું ઉત્સર્જન કરતું નથી. પરંતુ આ દિશામાં મુખ્ય બર્નિંગ પોઇન્ટ નીચેના પ્રશ્નમાં રહેલો છે: હાઇડ્રોજનના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનને સસ્તું કેવી રીતે બનાવવું?

સમસ્યા એ છે કે પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ઘણી વીજળીની જરૂર પડે છે, અને જો હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા ચોક્કસપણે સ્ટ્રીમ પર મૂકવામાં આવે છે, તો એક જ દેશમાં અર્થતંત્ર માટે હાઇડ્રોજનના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનની આ પદ્ધતિ ખૂબ ખર્ચાળ હશે: ત્રણ વખત, જો ચાર વખત નહીં. , પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોમાંથી કમ્બશનની સમકક્ષ ગરમીના સંદર્ભમાં. વધુમાં, ઔદ્યોગિક ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરમાં એક ચોરસ મીટર ઇલેક્ટ્રોડમાંથી કલાક દીઠ મહત્તમ 5 ઘન મીટર ગેસ મેળવી શકાય છે. આ ધીમી અને આર્થિક રીતે અવ્યવહારુ છે.

ઔદ્યોગિક જથ્થામાં હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવાની સૌથી આશાસ્પદ રીતોમાંની એક પ્લાઝ્મા-રાસાયણિક પદ્ધતિ છે. અહીં, પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદનથી હાઇડ્રોજન વધુ સસ્તી રીતે મેળવવામાં આવે છે. બિન-સંતુલન પ્લાઝમેટ્રોનમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ionized ગેસમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે, અને "ગરમ" ઇલેક્ટ્રોનમાંથી ગેસના પરમાણુઓમાં ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયામાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા થાય છે.

ગેસનું તાપમાન +300 થી +1000 ° સેની રેન્જમાં હોય છે, જ્યારે હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન તરફ દોરી જતા પ્રતિક્રિયા દર વિદ્યુત વિચ્છેદન કરતા વધારે હોય છે. આ પદ્ધતિ હાઇડ્રોજન મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે, જે હાઇડ્રોકાર્બનમાંથી મેળવેલા પરંપરાગત ઇંધણ કરતાં બમણું (ત્રણ ગણું નહીં) મોંઘું છે.

પ્લાઝ્મા-રાસાયણિક પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે: પ્રથમ, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઓક્સિજન અને કાર્બન મોનોક્સાઇડમાં વિઘટિત થાય છે, પછી કાર્બન મોનોક્સાઇડ પાણીની વરાળ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે હાઇડ્રોજન તરફ દોરી જાય છે અને તે જ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ તરફ દોરી જાય છે જે શરૂઆતમાં હતું (તેનો વપરાશ થતો નથી, જો તમે સમગ્ર લૂપ ટ્રાન્સફોર્મેશન જુઓ છો).

પ્રાયોગિક તબક્કે - હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડમાંથી હાઇડ્રોજનનું પ્લાઝ્મા-રાસાયણિક ઉત્પાદન, જે ગેસ અને તેલ ક્ષેત્રોના વિકાસમાં સર્વત્ર હાનિકારક ઉત્પાદન રહે છે. ફરતું પ્લાઝ્મા કેન્દ્રત્યાગી દળો દ્વારા પ્રતિક્રિયા ઝોનમાંથી સલ્ફર પરમાણુઓને સરળ રીતે બહાર કાઢે છે, અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડમાં રૂપાંતરની વિપરીત પ્રતિક્રિયાને બાકાત રાખવામાં આવે છે. આ ટેક્નોલોજી પરંપરાગત પ્રકારના અશ્મિભૂત ઇંધણ સાથે ઉત્પાદિત હાઇડ્રોજનની કિંમતની બરાબરી કરે છે, વધુમાં, સલ્ફરનું સમાંતર ખાણકામ કરવામાં આવે છે.

અને જાપાને આજે હાઇડ્રોજન ઊર્જાનો વ્યવહારિક વિકાસ હાથ ધર્યો છે. કાવાસાકી હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝ અને ઓબાયાશી 2018 સુધીમાં કોબે શહેરને પાવર આપવા માટે હાઇડ્રોજન ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કરવાની યોજના ધરાવે છે. તેઓ એવા લોકોમાં અગ્રણી બનશે કે જેઓ વાસ્તવમાં મોટા પાયે વીજળી ઉત્પાદન માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કરશે, વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ હાનિકારક ઉત્સર્જન વિના.

કોબેમાં 1 મેગાવોટનો હાઇડ્રોજન પાવર પ્લાન્ટ સીધો બાંધવામાં આવશે, જ્યાં તે 10,000 સ્થાનિક રહેવાસીઓ માટે આંતરરાષ્ટ્રીય સંમેલન કેન્દ્ર અને કાર્યાલયોને વીજળી સપ્લાય કરશે. અને હાઇડ્રોજનમાંથી વીજળી ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયામાં સ્ટેશન પર ઉત્પન્ન થતી ગરમી સ્થાનિક મકાનો અને ઑફિસ ઇમારતો માટે કાર્યક્ષમ ગરમી બની જશે.

કાવાસાકી હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝ દ્વારા ઉત્પાદિત ગેસ ટર્બાઇન, અલબત્ત, શુદ્ધ હાઇડ્રોજન સાથે સપ્લાય કરવામાં આવશે નહીં, પરંતુ માત્ર 20% હાઇડ્રોજન અને 80% કુદરતી ગેસ ધરાવતા ઇંધણ મિશ્રણ સાથે.પ્લાન્ટ દર વર્ષે 20,000 હાઇડ્રોજન ઇંધણ સેલ વાહનોની સમકક્ષ વપરાશ કરશે, પરંતુ આ અનુભવ જાપાન અને તેનાથી આગળના મોટા હાઇડ્રોજન પાવર વિકાસની શરૂઆત હશે.

હાઇડ્રોજન અનામતો સીધા પાવર પ્લાન્ટના પ્રદેશ પર સંગ્રહિત કરવામાં આવશે, અને ભૂકંપ અથવા અન્ય કુદરતી આપત્તિના કિસ્સામાં પણ, સ્ટેશનમાં બળતણ હશે, સ્ટેશનને મહત્વપૂર્ણ સંદેશાવ્યવહારથી કાપી નાખવામાં આવશે નહીં. 2020 સુધીમાં, કોબે બંદર પર મુખ્ય હાઇડ્રોજન આયાત માટે ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર હશે કારણ કે કાવાસાકી હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝ જાપાનમાં હાઇડ્રોજન પાવર પ્લાન્ટનું વિશાળ નેટવર્ક વિકસાવવાની યોજના ધરાવે છે.