हरे हाइड्रोजन के साथ कदम पर

भारतीय रेलवे ने हाल ही में घोषणा की कि चेन्नई में इंटीग्रल कोच कारखाने में विकसित एक हाइड्रोजन-संचालित ट्रेन है। सफलतापूर्वक सभी परीक्षणों को पूरा किया। यह नेशनल ग्रीन हाइड्रोजन मिशन के लिए प्रगति का एक स्वागत योग्य संकेत है, जिसका उद्देश्य वर्ष 2030 तक प्रति वर्ष कम से कम पांच मिलियन मीट्रिक टन ग्रीन हाइड्रोजन का उत्पादन करना है, 2070 तक राष्ट्रव्यापी नेट शून्य उत्सर्जन प्राप्त करने के रास्ते पर एक मील का पत्थर।

ट्रेन जल्द ही हरियाणा में 89 किलोमीटर के मार्ग पर जींद और सोनिपत के बीच यात्रियों को ले जाएगी। यह परियोजना 1-मेगावाट बहुलक इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली इलेक्ट्रोलाइज़र द्वारा जिंद में उत्पादित हाइड्रोजन पर निर्भर करेगी जो हर दिन 430 किलोग्राम हाइड्रोजन का उत्पादन करती है। हाइड्रोजन ट्रेन पर ईंधन टैंक को फिर से भर देगा, जहां ईंधन कोशिकाएं हाइड्रोजन को बिजली में बदल देंगी जो ट्रेन के इलेक्ट्रिक मोटर्स को चलाता है।

सिद्धांत काफी सरल है। एक इलेक्ट्रोलाइज़र एक पानी के अणु को ऑक्सीजन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित करता है। नकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड कहा जाता है) में एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में, आणविक ऑक्सीजन जारी किया जाता है, और मुक्त किए गए इलेक्ट्रॉनों को एक बाहरी सर्किट के माध्यम से कैथोड में आयोजित किया जाता है। कैथोड और एनोड के बीच पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली चयनात्मक है और केवल प्रोटॉन को कैथोड से गुजरने की अनुमति देता है, जहां वे हाइड्रोजन अणुओं को बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों के साथ एकजुट होते हैं। ये एक गैस के रूप में बढ़ते हैं और एकत्र, संपीड़ित और संग्रहीत होते हैं। झिल्ली, आमतौर पर एक फ्लोरोपॉलेमर जैसे कि Nafion (Teflon से संबंधित) एक उत्कृष्ट इन्सुलेटर है, और इलेक्ट्रॉन पास नहीं होंगे। गठित हाइड्रोजन और ऑक्सीजन स्पष्ट रूप से अलग हो गए हैं।

लोकोमोटिव में, एक हाइड्रोजन-संचालित ऑटोमोबाइल के रूप में, उपरोक्त प्रतिक्रिया हाइड्रोजन ईंधन सेल में उलट है। हाइड्रोजन को एनोड में लाया जाता है, जहां प्रत्येक अणु को उत्प्रेरक रूप से दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉनों में विभाजित किया जाता है। प्रोटॉन झिल्ली से गुजरते हैं, जहां वे हवा में ऑक्सीजन से मिलते हैं और इलेक्ट्रॉनों को एनोड से बाहरी सर्किट के माध्यम से लाया जाता है। पानी बनता है। बाहरी सर्किट के माध्यम से बहने वाले इलेक्ट्रॉन विद्युत प्रवाह का गठन करते हैं जो लोकोमोटिव को शक्ति प्रदान करता है।

ईंधन सेल में और इलेक्ट्रोलाइज़र में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच की केमिस्ट्री सहज है, एक प्रतिक्रिया होने की प्रतीक्षा कर रही है। हालांकि, पानी अपने आप में दो तत्वों में विभाजित नहीं होगा। इस विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए विद्युत प्रवाह की आपूर्ति की जानी चाहिए।

ग्रीन हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए, इलेक्ट्रोलाइज़र के लिए बिजली को अक्षय स्रोतों से आना पड़ता है, जैसे कि सौर पैनल या पवन टर्बाइन। राष्ट्रीय ग्रीन हाइड्रोजन मिशन के लक्ष्यों को पूरा करने के लिए अक्षय ऊर्जा के नए स्रोतों की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, माइक्रोबियल इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए रोमांचक प्रयास हैं, जहां इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से सक्रिय रोगाणु एनोड पर बढ़ते हैं और कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करते हैं – कृषि अवशेष, यहां तक ​​कि अपशिष्ट जल – और एनोड से उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों को पारित करें (वर्तमान विज्ञानवॉल्यूम। 128, पी। 133, 2025)।

कैटलिसिस चरणों में महंगी सामग्री जैसे कि प्लैटिनम, इरिडियम, आदि की आवश्यकता होती है। चल रहे शोध का उद्देश्य सस्ती निकेल, कोबाल्ट या यहां तक ​​कि लोहे के साथ इन्हें बदलना है। सस्ते हाइड्रोजन पीढ़ी की दिशा में शुरुआती काम में, एडवांस्ड साइंटिफिक रिसर्च के लिए जवाहरलाल नेहरू सेंटर में सीएनआर राव के समूह ने प्लैटिनम इलेक्ट्रोड की तुलना में पानी-विभाजन क्षमता के साथ निकेल-निकेल हाइड्रॉक्साइड-ग्राफाइट इलेक्ट्रोड को डिज़ाइन किया (((प्रोक। नेटल। Acad। विज्ञान।, यूएसएवॉल्यूम। 114, 2017)। सौर, और माइक्रोब-संचालित प्रक्रियाओं के साथ इस तरह के घटनाक्रमों को मिलाकर एक ईंधन का उत्पादन कर सकते हैं जो हरे और सस्ती दोनों है।

लेख सुशील चंदनी सुशीलचंदनी@gmail.com के सहयोग से लिखा गया था