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हाइड्रोजन का उपयोग आंतरिक दहन इंजन और हाइड्रोजन ईंधन सेल दोनों में ईंधन के रूप में किया जा सकता है । इसे रासायनिक प्रक्रिया या जैविक प्रक्रिया (आमतौर पर अपशिष्ट कार्बनिक पदार्थों से - यानी शैवाल , बैक्टीरिया या आर्किया का उपयोग करके) का उपयोग करके उत्पादित किया जा सकता है। [1]
Contents
हाइड्रोजन सिंहावलोकन
हाइड्रोजन एक परमाणु है. इसमें एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन होता है। तत्वों की आवर्त सारणी में, हाइड्रोजन शीर्ष स्थान पर है - इसकी परमाणु संख्या 1 है और यह परमाणु तत्व संख्या एक है।
ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक परमाणु है जिसमें एक अंतरिक्ष में [एकल] प्रोटॉन के साथ संयुक्त एक न्यूट्रॉन होता है जो "पहला परमाणु नाभिक" होता है। ट्रिटियम हाइड्रोजन का एक परमाणु है जिसके नाभिक में प्रोटॉन के साथ दो न्यूट्रॉन होते हैं।
H+ आयन - जिसे प्रोटॉन के रूप में भी जाना जाता है - वास्तव में और केवल वही है जो एसिड को संक्षारक बनाता है। उदाहरण हैं [प्रत्येक की अपनी अनूठी ताकत है] HBr, HCl, HF, HI, HCO3, H2SO4, जब एसिड पदार्थ पानी (जलीय घोल) में घुल जाता है तो ये सभी मुक्त प्रोटॉन छोड़ते हैं। एसिड सबटेंस की ताकत मुक्त प्रोटॉन या एच+ छोड़ने की क्षमता पर निर्भर करती है।
हाइड्रोनियम आयन (H30+) [अगला] है:
हाइड्रोजन उत्पादन
एक रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग करना
विभिन्न तरीकों से रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग करके हाइड्रोजन का उत्पादन किया जा सकता है:
- इसे सिनगैस से उत्पादित किया जा सकता है ("जल गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया का उपयोग करके")
- इसे इलेक्ट्रोलिसिस ("जल विभाजन") का उपयोग करके पानी से उत्पादित किया जा सकता है
पहली विधि के लिए बहुत अधिक तापमान, यानी (700-1100°C) की आवश्यकता होती है और इस प्रकार हीटिंग के लिए भारी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके लिए सिनगैस के कब्जे की भी आवश्यकता होती है, जिसे स्वयं किसी चीज़ से बनाने की आवश्यकता होती है (यानी कोयला, कोयला गैसीकरण प्रक्रिया का उपयोग करके या मीथेन या सिनगैस, भाप सुधार प्रक्रिया का उपयोग करके)।
जल का इलेक्ट्रोलिसिस सबसे सरल प्रक्रिया है। इसके लिए छोटे उपकरणों की आवश्यकता होती है लेकिन यह बहुत ऊर्जा-कुशल नहीं है। आईसीई ईंधन जनरेटर#हाइड्रोजन और हाइड्रोजन स्टेशन#हाइड्रोजन होम स्टेशन देखें
जैविक प्रक्रिया का उपयोग करना
माइक्रोबियल इलेक्ट्रोलिसिस सेल में सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके अपशिष्ट संयंत्र भागों को हाइड्रोजन में परिवर्तित किया जा सकता है । जैसे ही हाइड्रोजन का उत्पादन होता है, अतिरिक्त पीईएम ईंधन सेल या आईसी इंजन का उपयोग करके तुरंत उससे बिजली उत्पन्न करना सबसे अच्छा होता है। यह, क्योंकि हाइड्रोजन को संग्रहित करना बहुत कठिन है। दाईं ओर की छवि देखें.
हाइड्रोजन भंडारण
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हाइड्रोजन को संग्रहित करना बहुत कठिन है। इसके लिए या तो भारी मात्रा में शीतलन या दबाव की आवश्यकता होती है। जैसे, इसके लिए महंगे उपकरण (कंप्रेसर, कूलर, बहुत मजबूत टैंक) की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, हाइड्रोजन (एक बहुत छोटा परमाणु होने के नाते) में पर्याप्त समय दिए जाने पर किसी भी चीज़ के माध्यम से रिसाव (क्षय) करने की कष्टप्रद प्रवृत्ति होती है। शेल्फ जीवन को बढ़ाने के लिए, भंडारण टैंक अक्सर विदेशी (और इस प्रकार महंगी) सामग्री से बने होते हैं।
सामान्य तौर पर, बहुत महंगे उपकरणों के साथ-साथ ऊर्जा उपयोग की आवश्यकता के कारण, हाइड्रोजन मध्यम या दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण के लिए उपयुक्त नहीं है। बल्कि, इसका उपयोग उत्पादन के लगभग तुरंत बाद ही किया जाना सबसे अच्छा है। इस तरह, साधारण टैंकों का उपयोग किया जा सकता है और दबाव/शीतलन को या तो समाप्त किया जा सकता है या न्यूनतम रखा जा सकता है।
एक अन्य विधि हाइड्रोजन को दूसरे ईंधन में परिवर्तित करना है। इसे सिनगैस या मीथेन में परिवर्तित किया जा सकता है (आखिरी सबेटियर प्रक्रिया का उपयोग करके किया जाता है जो सीओ² के साथ हाइड्रोजन को जोड़ता है)। मीथेन को संग्रहीत करना बहुत आसान है और इस प्रकार मध्यम/दीर्घकालिक भंडारण के लिए बड़ी मात्रा में समस्याओं से बचा जाता है। हालाँकि, सिनगैस में हाइड्रोजन के समान भंडारण और इस ईंधन में रूपांतरण की समस्याएँ हैं, इसलिए यह किसी भी समस्या का समाधान नहीं करता है।
हाइड्रोजन का उपयोग
हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन कोशिकाओं में किया जा सकता है, फिर भी ये अक्सर महंगी सामग्रियों से बने होते हैं और इस प्रकार स्वयं बहुत महंगे होते हैं। हाइड्रोजन का उपयोग आंतरिक दहन इंजनों में भी किया जा सकता है, उत्तरार्द्ध आर्थिक रूप से अधिक आकर्षक विकल्प है, लेकिन आम तौर पर कम कुशल होता है (कम से कम जब सरल आईसी इंजन संयुक्त चक्र के बिना उपयोग किए जाते हैं
हाइड्रोजन उत्पादन के विकल्प
- हाइड्रोजन के स्थान पर ऑक्सीहाइड्रोजन का भी उत्पादन किया जा सकता है (क्योंकि उत्पादन बहुत अधिक ऊर्जा कुशल है, कम से कम रासायनिक उत्पादन प्रक्रिया की तुलना में) और तेजी से उपयोग किया जाता है (क्योंकि ऑक्सीहाइड्रोजन विघटन के संबंध में समान समस्याओं से ग्रस्त है और गिरावट से भी ग्रस्त है)
- सिनगैस का उत्पादन भी किया जा सकता है, लेकिन इसके उत्पादन के लिए वास्तव में हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है (सीओ के साथ संयुक्त)
- कई अन्य ZE-ईंधन का उत्पादन किया जा सकता है
यह सभी देखें
संदर्भ
- ^ डेमिरबास, ए. (2009)। बायोहाइड्रोजन: भविष्य की इंजन ईंधन मांगों के लिए। ट्रैबज़ोन: स्प्रिंगर। आईएसबीएन 1-84882-510-2