अगले जुलाई के टोक्यो ओलंपिक के बाद, जापान अपनी सड़कों पर एक हाइड्रोजन सेल तकनीक के आधार पर हजारों वाहनों को लगाने के लिए कमर कस रहा है, जिसे ‘ईंधन सेल’ भी कहा जाता है। हाइड्रोजन ईंधन चक्र के व्यावहारिक अनुप्रयोग में जापान की अगुवाई, और क्यूशू विश्वविद्यालय में इंटरनेशनल रिसर्च सेंटर फॉर हाइड्रोजन एनर्जी में इस क्षेत्र में चल रहे शोध का भारत सरकार द्वारा बारीकी से अध्ययन किया जा रहा है क्योंकि यह हाइड्रोजन-ईंधन वाले ब्लूप्रिंट को पढ़ता है। यह सर्वोच्च न्यायालय की पृष्ठभूमि में 13 नवंबर को सरकार को निर्देश देता है कि वह राष्ट्रीय राजधानी क्षेत्र में वायु प्रदूषण से निपटने के लिए इस तरह की तकनीक को पेश करने की व्यवहार्यता पर ध्यान दे।

हाइड्रोजन ईंधन सेल कैसे काम करता है?

ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहनों (FCEV) के केंद्र में एक उपकरण है जो विद्युत स्रोत द्वारा बिजली बनाने के लिए ईंधन के स्रोत जैसे हाइड्रोजन और ऑक्सीडेंट का उपयोग करता है। सीधे शब्दों में कहें, ईंधन सेल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए जोड़ती है, पानी केवल उपोत्पाद है। ऑटोमोबाइल के बोनट के नीचे पारंपरिक बैटरी की तरह, हाइड्रोजन ईंधन सेल भी रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं। दीर्घकालिक व्यवहार्यता के दृष्टिकोण से, एफसीईवी को भविष्य के वाहनों के रूप में बिल किया जाता है, यह देखते हुए कि हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर संसाधन है।

तो क्या एफसीईवी एक पारंपरिक वाहन या इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) है?

जबकि ईंधन कोशिकाएं बैटरी-विद्युत वाहन के विपरीत, विद्युत रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से बिजली उत्पन्न करती हैं, यह ऊर्जा को संग्रहीत नहीं करता है और, इसके बजाय, ईंधन और ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति पर निर्भर करता है – उसी तरह जो आंतरिक दहन इंजन पेट्रोल या डीजल और ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति पर निर्भर करता है। इस अर्थ में, इसे पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन के समान देखा जा सकता है।

लेकिन दहन इंजन कारों के विपरीत, ईंधन सेल में कोई चलते हुए भाग नहीं होते हैं, इसलिए वे तुलनात्मक रूप से अधिक कुशल और विश्वसनीय होते हैं। इसके अलावा, पारंपरिक अर्थों में, कोई दहन नहीं है।

विश्व स्तर पर, ईवीएस को तीन व्यापक श्रेणियों के अंतर्गत वर्गीकृत किया गया है:

* बीईवी जैसे कि निसान लीफ या टेस्ला मॉडल एस, जिसमें कोई आंतरिक दहन इंजन या ईंधन टैंक नहीं है, और रिचार्जेबल बैटरी द्वारा संचालित पूरी तरह से इलेक्ट्रिक ड्राइवट्रेन पर चलते हैं।

* देश में बेचे जाने वाले टोयोटा कैमरी जैसे पारंपरिक हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन या HEV एक पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन सिस्टम को इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टम के साथ जोड़ते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइब्रिड वाहन ड्राइवट्रेन होता है जो ईंधन के उपयोग को काफी कम कर देता है। एक पारंपरिक हाइब्रिड में ऑनबोर्ड बैटरी तब चार्ज की जाती है जब IC इंजन ड्राइवट्रेन को पावर दे रहा होता है।

* प्लग-इन हाइब्रिड वाहनों या PHEVs, जैसे शेवरले वोल्ट, में एक हाइब्रिड ड्राइवट्रेन भी है जो एक पॉवर के लिए आंतरिक दहन इंजन और इलेक्ट्रिक पॉवर का उपयोग करता है, जो कि रीचार्जेबल बैटरियों द्वारा समर्थित है, जिन्हें एक पॉवर सोर्स में प्लग किया जा सकता है।

* FCEV को व्यापक रूप से EV तकनीक में अगला फ्रंटियर माना जाता है। FCEVs जैसे टोयोटा की मिराई और होंडा की क्लैरिटी एक ऑनबोर्ड इलेक्ट्रिक मोटर को पावर देने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करती हैं। चूंकि वे पूरी तरह से बिजली से संचालित होते हैं, एफसीवी को ईवीएस माना जाता है – लेकिन बीईवी के विपरीत, उनकी सीमा और ईंधन भरने की प्रक्रिया पारंपरिक कारों और ट्रकों के लिए तुलनीय है।

प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए क्या किया जा सकता है?

हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन बाजार में जापान की टोयोटा और होंडा का दबदबा है, दक्षिण कोरिया की हुंडई के साथ। हालांकि हाइड्रोजन का सफल विकास परिवहन और विद्युत ऊर्जा के लिए ऊर्जा प्रदान करेगा, एक लाभ हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए संसाधनों की व्यापक उपलब्धता है।

जापान के अर्थव्यवस्था, व्यापार और उद्योग मंत्रालय (METI) ने हाइड्रोजन सोसायटी को प्राप्त करने के लक्ष्य के साथ मार्च 2016 में एक संशोधित अपडेट के साथ 2014 में हाइड्रोजन और ईंधन सेल के लिए रणनीतिक रोडमैप ’प्रकाशित किया। जापान के अर्थव्यवस्था, व्यापार और उद्योग मंत्रालय (METI) ने हाइड्रोजन सोसायटी को प्राप्त करने के लक्ष्य के साथ मार्च 2016 में एक संशोधित अपडेट के साथ 2014 में of हाइड्रोजन और ईंधन सेल के लिए रणनीतिक रोडमैप ’प्रकाशित किया। एक ईंधन सेल ऊर्जा का उत्पादन करना जारी रखता है जब तक कि ईंधन और ऑक्सीडेंट की आपूर्ति नहीं की जाती है। पोर्टेबल ईंधन सेल वाहनों से परे अन्य अनुप्रयोगों को पा सकते हैं।

नॉर्वे में हाइड्रोजन स्टेशन विकसित करने वाले ऊनो-एक्स हाइड्रोजन के सीईओ रोजर हर्ट्ज़ेनबर्ग ने ग्रीन व्हीकल तकनीक में विश्व में अग्रणी, ने द इंडियन एक्सप्रेस को बताया: “ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन नॉर्वे में सबसे अधिक उपयोगकर्ता के अनुकूल शून्य उत्सर्जन समाधान हैं। हमारा लक्ष्य आवश्यक बुनियादी ढाँचा उपलब्ध कराना है, जिससे हमारे ग्राहकों को चुनने के लिए कई शून्य उत्सर्जन-विकल्प मिलेंगे और उपभोक्ता के लिए न्यूनतम संभव कीमत पर सुविधाजनक तरीके से H2 ईंधन की माँग को पूरा किया जा सकेगा।”

ईंधन कोशिकाओं के फायदे और नुकसान क्या हैं?

वर्तमान में कई बिजली संयंत्रों और कारों में इस्तेमाल होने वाले पारंपरिक दहन-आधारित प्रौद्योगिकियों पर ईंधन कोशिकाओं के मजबूत फायदे हैं, यह देखते हुए कि वे बहुत कम मात्रा में ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन करते हैं और कोई भी वायु प्रदूषक नहीं है जो स्वास्थ्य समस्याओं का कारण बनता है। इसके अलावा, यदि शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो ईंधन कोशिकाएं केवल गर्मी और पानी को बायप्रोडक्ट के रूप में उत्सर्जित करती हैं। इस तरह की कोशिकाएं पारंपरिक दहन प्रौद्योगिकियों की तुलना में कहीं अधिक ऊर्जा कुशल हैं।

बैटरी चालित इलेक्ट्रिक वाहनों के विपरीत, ईंधन सेल वाहनों को प्लग करने की आवश्यकता नहीं होती है, और अधिकांश मॉडल एक पूर्ण टैंक पर 300 किमी की सीमा से अधिक होते हैं। वे एक नोजल से भर जाते हैं, जैसे पेट्रोल या डीजल स्टेशन में।

लेकिन समस्याएं हैं।

जबकि एफसीईवी गैसों को उत्पन्न नहीं करते हैं जो ग्लोबल वार्मिंग में योगदान करते हैं, हाइड्रोजन बनाने की प्रक्रिया को ऊर्जा की आवश्यकता होती है – अक्सर जीवाश्म ईंधन स्रोतों से। इसने हाइड्रोजन के ग्रीन क्रेडेंशियल्स पर सवाल उठाए हैं।

इसके अलावा, सुरक्षा के सवाल भी हैं – हाइड्रोजन पेट्रोल की तुलना में अधिक विस्फोटक है। प्रौद्योगिकी के विरोधियों ने 1937 में हाइड्रोजन से भरे हिंडनबर्ग हवाई पोत के मामले का हवाला दिया। लेकिन जापानी ऑटो उद्योग के खिलाड़ियों ने द इंडियन एक्सप्रेस को तर्क दिया कि तुलना गलत है, क्योंकि अधिकांश आग एयरशिप के इंजनों के लिए डीजल ईंधन और बाहर की तरफ एक ज्वलनशील लाह कोटिंग के लिए जिम्मेदार थी।

FCEV में हाइड्रोजन ईंधन टैंक जैसे मिराई अत्यधिक टिकाऊ कार्बन फाइबर से बने होते हैं, जिनकी ताकत का आकलन क्रैश टेस्ट में किया जाता है, और उन परीक्षणों का भी परीक्षण किया जाता है जहां पर गोलियां चलाई जाती हैं। द मिराई और क्लैरिटी में एक तिहरी परत की हाइड्रोजन टंकियां हैं जो बुने हुए कार्बन फाइबर से बनी हैं, जिसके बारे में निर्माताओं का दावा पूरी तरह से सुरक्षित है।

दूसरी बड़ी बाधा यह है कि वाहन महंगे हैं, और ईंधन वितरण पंप दुर्लभ हैं। लेकिन यह बेहतर होना चाहिए क्योंकि पैमाने और वितरण में सुधार होता है।

जापान आगे पूरी तरह से भाप बन रहा है। प्रधान मंत्री शिंजो आबे ने इस वर्ष दावोस में घोषणा की कि जापान का उद्देश्य “प्राकृतिक गैस की तुलना में सस्ता बनाने के लिए वर्ष 2050 तक हाइड्रोजन की उत्पादन लागत को कम से कम 90 प्रतिशत कम करना है”।

भारत में क्या प्रगति है?

भारत में, अब तक, EV की परिभाषा में केवल BEVs शामिल हैं; सरकार ने करों को घटाकर 12% कर दिया है। 43% पर, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन और हाइड्रोजन FCEV आईसी वाहनों के समान कर को आकर्षित करते हैं।

नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय अपने अनुसंधान, विकास और प्रदर्शन (आरडी एंड डी) कार्यक्रम के तहत शैक्षणिक संस्थानों, अनुसंधान और विकास संगठनों और विकास के लिए उद्योग में इस तरह की विभिन्न परियोजनाओं का समर्थन करता रहा है। हाइड्रोजन और ईंधन कोशिकाओं पर चौदह आरडी एंड डी परियोजनाएं वर्तमान में मंत्रालय के सहयोग से कार्यान्वित की जा रही हैं। 2016-17 और 2018-19 के बीच, आठ परियोजनाओं को मंजूरी दी गई और 18 को पूरा किया गया।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय ने IIT बॉम्बे और नॉनफेरस मैटेरियल्स टेक्नोलॉजी डेवलपमेंट सेंटर, हैदराबाद के नेतृत्व में हाइड्रोजन भंडारण पर दो नेटवर्क केंद्रों का समर्थन किया है। इनमें IIT, और IISc, बैंगलोर सहित 10 संस्थान शामिल हैं।

Source: The Indian Express

Relevant for GS Prelims & Mains Paper III; Environment