हाइड्रोजन पर ध्यान केन्द्रित

लेकिन इसमें कुछ कमियां भी हैं - उत्पादन सरल नहीं है, परिवहन कठिन और अकुशल हो सकता है और इस वजह से, वास्तविक स्थायित्व लाभ हमेशा स्पष्ट नहीं होते हैं।

यहां, हम हाइड्रोजन में सरकारी निवेश के साथ-साथ कुछ सर्वाधिक आशाजनक हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों, प्रारंभिक अपनाने वालों, बढ़ते अनुप्रयोगों, परिवहन और भंडारण विधियों तथा नियामक परिदृश्य पर नजर डालेंगे।

हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकियां

हाइड्रोजन पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले तत्वों में से एक है। लेकिन यह अक्सर यौगिकों में समाहित होता है - जैसे पानी - इसे प्राप्त करने के लिए प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। कुछ प्रमुख प्रक्रियाएँ हैं:

इलेक्ट्रोलीज़

इलेक्ट्रोलिसिस बिजली का उपयोग करके पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करने की प्रक्रिया है। यह विधि, विशेष रूप से पवन या सौर जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित होने पर, ग्रीन हाइड्रोजन के रूप में जानी जाने वाली चीज का उत्पादन करती है। सीमेंस और आईटीएम पावर जैसी कंपनियां इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक को आगे बढ़ा रही हैं, जिससे दक्षता में सुधार हो रहा है और लागत कम हो रही है।

पहली नजर में तो यह अच्छा लगता है, लेकिन बड़े पैमाने पर ऐसा करने में कई गंभीर समस्याएं हैं।

हरित हाइड्रोजन उत्पादन से जुड़े प्रमुख मुद्दे इस प्रकार हैं:

1. ऊर्जा दक्षता: वर्तमान इलेक्ट्रोलाइजर की दक्षता 60-70% है, जिसमें काफी ऊर्जा हानि होती है। उत्प्रेरक और झिल्ली प्रौद्योगिकी में सुधार करना महत्वपूर्ण है। अक्षय ऊर्जा पर निर्भरता, जो कि रुक-रुक कर आती है, भी चुनौतियां पेश करती है।
2. लागत: उच्च आरंभिक पूंजी लागत और चल रही परिचालन लागत व्यापक रूप से अपनाने में बाधा डालती है। इन लागतों को कम करने के लिए प्रौद्योगिकी और पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं में प्रगति की आवश्यकता है।
3. सामग्री और संसाधन: इलेक्ट्रोलाइज़र प्लैटिनम और इरिडियम जैसी दुर्लभ सामग्रियों का उपयोग करते हैं। वैकल्पिक उत्प्रेरकों पर शोध जारी है। इसके अतिरिक्त, पानी की मांग, हालांकि मामूली है, लेकिन इसके लिए टिकाऊ प्रबंधन की आवश्यकता है।
4. बुनियादी ढांचा: इलेक्ट्रोलाइजर को विद्युत ग्रिड के साथ एकीकृत करना और वितरण और भंडारण बुनियादी ढांचे का विकास करना महत्वपूर्ण बाधाएं हैं। हाइड्रोजन के परिवहन और भंडारण के लिए पाइपलाइनों, टैंकों और अन्य तकनीकों में पर्याप्त निवेश की आवश्यकता होती है।
5. पर्यावरण संबंधी चिंताएँ: हाइड्रोजन उत्पादन का पूरा जीवनचक्र पर्यावरण की दृष्टि से टिकाऊ होना चाहिए। हाइड्रोजन उत्पादन के लिए नवीकरणीय ऊर्जा की बढ़ती मांग से जीवाश्म ईंधन का फिर से इस्तेमाल नहीं होना चाहिए।
6. तकनीकी उन्नति: क्षारीय, PEM और SOEC इलेक्ट्रोलाइजर में प्रत्येक की अपनी अलग-अलग चुनौतियाँ हैं। दक्षता, लागत और स्थायित्व में सुधार करना आवश्यक है। इलेक्ट्रोलाइजर को परिवर्तनशील नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ एकीकृत करने के लिए हाइब्रिड सिस्टम और उन्नत तकनीकों की आवश्यकता होती है।
7. आर्थिक और नीतिगत ढांचा: एक स्थिर हाइड्रोजन बाजार और सहायक सरकारी नीतियों का विकास करना महत्वपूर्ण है। सब्सिडी, कर क्रेडिट और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग अनुसंधान, विकास और तैनाती को बढ़ावा दे सकते हैं।

हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिस को एक व्यवहार्य, बड़े पैमाने पर हरित हाइड्रोजन समाधान बनाने के लिए इन चुनौतियों का समाधान करना महत्वपूर्ण है, जो कम कार्बन ऊर्जा भविष्य में परिवर्तन का समर्थन करता है।

कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (सीसीएस) के साथ स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग (एसएमआर)

स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग में उच्च तापमान पर मीथेन (CH₄) और भाप (H₂O) के बीच प्रतिक्रिया होती है जिससे हाइड्रोजन (H₂), कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), और कुछ कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) उत्पन्न होते हैं।

एसएमआर अत्यधिक कुशल है, जिसकी समग्र दक्षता आम तौर पर 65% से 75% तक होती है। यह एक परिपक्व और अच्छी तरह से समझी जाने वाली तकनीक भी है, जो इसे औद्योगिक हाइड्रोजन उत्पादन के लिए सबसे आम तरीका बनाती है। एसएमआर के लिए बुनियादी ढांचा और विशेषज्ञता व्यापक रूप से उपलब्ध है। अन्य हाइड्रोजन उत्पादन विधियों की तुलना में, एसएमआर अपेक्षाकृत लागत प्रभावी भी है, खासकर जहां प्राकृतिक गैस प्रचुर मात्रा में और सस्ती है।

इसलिए, हालांकि एसएमआर के निश्चित रूप से सकारात्मक पहलू हैं, लेकिन इससे जुड़े कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन और जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करती हैं।

सीसीएस का एकीकरण पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने में मदद कर सकता है, जिससे एसएमआर एक व्यवहार्य संक्रमणकालीन समाधान बन सकता है, क्योंकि दुनिया अधिक टिकाऊ हाइड्रोजन उत्पादन विधियों की ओर बढ़ रही है।

लेकिन यह उत्पादन पद्धति केवल एक संक्रमणकालीन प्रौद्योगिकी के रूप में ही काम करेगी, जो मौजूदा प्राकृतिक गैस अवसंरचना का लाभ उठाएगी।

ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल (एसओएफसी)

सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFC) हाइड्रोजन को विद्युत रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से बिजली में परिवर्तित करते हैं, जो स्थिर बिजली उत्पादन के लिए उपयुक्त है।

SOFC उच्च दक्षता वाले उपकरण हैं जो ठोस सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करके उच्च तापमान (600°C से 1,000°C) पर ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन या हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रिया करके बिजली उत्पन्न करते हैं। वे उच्च विद्युत दक्षता (50-60%), ईंधन लचीलापन (हाइड्रोजन, प्राकृतिक गैस, बायोगैस) और दीर्घकालिक स्थिरता जैसे लाभ प्रदान करते हैं। हालाँकि, उन्हें सामग्री क्षरण, लंबे समय तक स्टार्ट-अप समय, थर्मल प्रबंधन मुद्दों और महंगी सामग्री और विनिर्माण प्रक्रियाओं के कारण उच्च लागत जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

SOFC स्थिर बिजली उत्पादन, औद्योगिक अनुप्रयोगों और दूरस्थ या समुद्री बिजली के लिए उपयुक्त हैं, जो उनकी उच्च दक्षता और अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करने की क्षमता का लाभ उठाते हैं। सामग्री और विनिर्माण तकनीकों में प्रगति के माध्यम से तकनीकी और आर्थिक बाधाओं को दूर करना व्यापक रूप से अपनाने के लिए आवश्यक है। वर्तमान चुनौतियों के बावजूद, SOFC कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के साथ एक स्थायी ऊर्जा भविष्य में योगदान देने के लिए महत्वपूर्ण वादा करते हैं।

ब्लूम एनर्जी जैसी कंपनियां एसओएफसी विकास में अग्रणी हैं, जो औद्योगिक और वाणिज्यिक उपयोग के लिए कुशल, स्केलेबल ऊर्जा समाधान प्रदान करती हैं।

प्रारंभिक अपनाने वाले और बढ़ते अनुप्रयोग

ट्रांसपोर्ट

यात्री कारें / हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन (एफसीवी)

हाइड्रोजन एफसीवी शुरुआती अपनाने में सबसे आगे हैं, टोयोटा (मिराई) और हुंडई (नेक्सो) जैसी कंपनियां हाइड्रोजन द्वारा संचालित व्यावसायिक रूप से उपलब्ध यात्री कार मॉडल का उत्पादन कर रही हैं। ये वाहन बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों (बीईवी) की तुलना में लंबी दूरी और तेजी से ईंधन भरने की सुविधा प्रदान करते हैं। लेकिन ईंधन भरने वाले स्टेशनों की संख्या धीरे-धीरे बढ़ रही है, लेकिन वे अभी तक व्यापक नहीं हैं।  

टोयोटा विशेष रूप से हाइड्रोजन कार के व्यापक उपयोग के अपने दृष्टिकोण पर कायम है: यह आंशिक रूप से बताता है कि वे ईवी पोर्टफोलियो के विकास में क्यों पीछे रह गए हैं।

भारी-भरकम परिवहन

हाइड्रोजन का उच्च ऊर्जा घनत्व और शीघ्र ईंधन भरने की क्षमता इसे ट्रकों, बसों और रेलगाड़ियों जैसे भारी-भरकम कार्यों के लिए आदर्श बनाती है। 

प्रमुख प्रगति में निकोला मोटर्स के हाइड्रोजन ट्रक शामिल हैं जिनकी रेंज 500 मील तक है और यूरोप में हुंडई के XCIENT फ्यूल सेल ट्रक शामिल हैं। यूरोपीय शहर और चीन हाइड्रोजन बसों को अपना रहे हैं, जबकि जर्मनी में एल्सटॉम की कोराडिया आईलिंट हाइड्रोजन ट्रेन चल रही है। समुद्री क्षेत्र हाइड्रोजन से चलने वाले जहाज विकसित कर रहा है, जैसे नॉर्वे में नोर्ल्ड की फेरी, जिसका लक्ष्य शून्य-उत्सर्जन परिवहन है। 

ट्रकों के लिए हाइड्रोजन ईंधन स्टेशनों का विकास वैश्विक स्तर पर तेजी से हो रहा है। उत्तरी अमेरिका और यूरोप अपने नेटवर्क का विस्तार कर रहे हैं, निकोला मोटर्स जैसी कंपनियों की महत्वपूर्ण परियोजनाओं और हाइड्रोजन बसों को अपनाने वाले शहरों में सरकारी पहलों के साथ, सुविधाजनक और व्यापक ईंधन भरने के बुनियादी ढांचे को सुनिश्चित करना।

 औद्योगिक अनुप्रयोग

सिद्धांत रूप में, हाइड्रोजन का उपयोग कई औद्योगिक और रासायनिक उत्पादन प्रक्रियाओं में किया जा सकता है। हालाँकि, इसके उत्पादन, परिवहन और भंडारण की सापेक्ष कठिनाई का मतलब है कि यह अक्सर कोयले जैसे पारंपरिक जीवाश्म ईंधन का व्यावहारिक या लागत प्रभावी विकल्प नहीं है।

इस्पात उत्पादन

स्टील उद्योग, जो एक महत्वपूर्ण CO2 उत्सर्जक है, हरित स्टील का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन-आधारित कमी प्रक्रियाओं की खोज कर रहा है। स्वीडन में SSAB जैसी कंपनियाँ इस दृष्टिकोण का नेतृत्व कर रही हैं, जिसका लक्ष्य कोयले की जगह हाइड्रोजन का उपयोग करना है।

एलकेएबी और वेटनफॉल के सहयोग से एसएसएबी, HYBRIT (हाइड्रोजन ब्रेकथ्रू आयरनमेकिंग टेक्नोलॉजी) पहल का नेतृत्व कर रहा है। HYBRIT का लक्ष्य स्टील बनाने की प्रक्रिया में कोयले की जगह हाइड्रोजन का उपयोग करना है, जो CO₂ की जगह पानी का उत्पादन करता है। स्वीडन के लुलेआ में एसएसएबी के पायलट प्लांट ने पहले ही दुनिया का पहला हाइड्रोजन-रिड्यूस्ड स्पॉन्ज आयरन तैयार कर लिया है।

अन्य कम्पनियां, मुख्यतः यूरोप में, पारंपरिक जीवाश्म ईंधन के स्थान पर हाइड्रोजन के साथ प्रयोग कर रही हैं।  

साल्जगिटर एजी स्टील उत्पादन को डीकार्बोनाइज करने के लिए SALCOS (साल्जगिटर लो CO₂ स्टीलमेकिंग) परियोजना विकसित कर रहा है। इस पहल में लौह अयस्क की प्रत्यक्ष कमी के लिए हाइड्रोजन का उपयोग शामिल है। साल्जगिटर ने ग्रीन हाइड्रोजन उत्पादन के लिए अपनी उच्च तापमान इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक का उपयोग करने के लिए सनफायर जीएमबीएच के साथ साझेदारी की है।

आर्सेलर मित्तल CO2 उत्सर्जन को कम करने के लिए कई हाइड्रोजन-आधारित परियोजनाओं की खोज कर रहा है। जर्मनी के हैम्बर्ग में, वे एक डायरेक्ट रिडक्शन प्लांट का परीक्षण कर रहे हैं जो डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI) का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करता है। इस पायलट प्रोजेक्ट का उद्देश्य स्टील उत्पादन में रिड्यूसिंग एजेंट के रूप में हाइड्रोजन की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करना है।

टाटा स्टील अपने इज्मुइडेन प्लांट में HIsarna परियोजना पर काम कर रही है, जिसका उद्देश्य स्टील बनाने की प्रक्रिया में हाइड्रोजन को एकीकृत करके CO₂ उत्सर्जन को कम करना है। यह परियोजना कार्बन-आधारित सामग्रियों के बजाय हाइड्रोजन का उपयोग करके लौह अयस्क को लोहे में बदलने पर केंद्रित है।

थिसेनक्रुप अपनी कार्बन2केम परियोजना विकसित कर रहा है, जिसमें स्टील बनाने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करना शामिल है। इस परियोजना का उद्देश्य स्टील बनाने से होने वाले उत्सर्जन को पकड़ना और उसे रसायनों में बदलना है, जिसमें हाइड्रोजन को एक प्रमुख घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। थिसेनक्रुप डुइसबर्ग में हाइड्रोजन-आधारित प्रत्यक्ष कमी संयंत्र बनाने की भी योजना बना रहा है।

रसायन उद्योग

नवीकरणीय ऊर्जा द्वारा संचालित इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पादित ग्रीन हाइड्रोजन, अमोनिया और मेथनॉल के उत्पादन में बदलाव ला रहा है, जो महत्वपूर्ण रसायन हैं और जिनका औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण स्थान है।

परंपरागत रूप से, अमोनिया का उत्पादन हैबर-बॉश प्रक्रिया द्वारा प्राकृतिक गैस से प्राप्त हाइड्रोजन का उपयोग करके किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप भारी मात्रा में CO₂ उत्सर्जन होता है। हरित हाइड्रोजन का उपयोग करके, यह प्रक्रिया इस हाइड्रोजन को हवा से प्राप्त नाइट्रोजन के साथ मिलाकर CO₂ उत्सर्जन किए बिना अमोनिया का उत्पादन करती है। यह हरित अमोनिया उर्वरकों के लिए और कार्बन-मुक्त ऊर्जा के संभावित स्रोत के रूप में अत्यंत महत्वपूर्ण है।

मेथनॉल का उत्पादन आमतौर पर प्राकृतिक गैस या कोयले से प्राप्त सिनगैस (हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड और CO₂ का मिश्रण) से किया जाता है, जो काफी मात्रा में CO₂ उत्सर्जित करता है। ग्रीन हाइड्रोजन, कैप्चर किए गए CO₂ के साथ मिलकर हाइड्रोजनीकरण के माध्यम से मेथनॉल का उत्पादन कर सकता है, जिससे मेथनॉल और पानी प्राप्त होता है। ग्रीन मेथनॉल एक रासायनिक फीडस्टॉक और ईंधन के रूप में काम करता है, जिसका कार्बन फुटप्रिंट बहुत कम होता है।

उल्लेखनीय रूप से, यारा इंटरनेशनल और सीमेंस-सीएफ इंडस्ट्रीज ग्रीन अमोनिया परियोजनाओं को आगे बढ़ा रहे हैं। और आइसलैंड में कार्बन रीसाइक्लिंग इंटरनेशनल (CRI) ग्रीन हाइड्रोजन और CO₂ का उपयोग करके नवीकरणीय मेथनॉल का उत्पादन करता है।

अन्य क्षेत्रों

इस्पात और रसायनों के अलावा, उत्सर्जन को कम करने और स्थिरता को बढ़ाने के लिए विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन की खोज की जा रही है:

1. सीमेंट उत्पादन: सीमेंट भट्टों में कोयले और प्राकृतिक गैस के स्थान पर हाइड्रोजन का उपयोग करके CO2 उत्सर्जन को कम किया जा सकता है।
2. ग्लास निर्माण: हाइड्रोजन उच्च तापमान वाली भट्टियों के लिए स्वच्छ ईंधन के रूप में कार्य करता है।
3. रिफाइनरियां: हाइड्रोक्रैकिंग और डीसल्फराइजेशन के लिए हरित हाइड्रोजन पर स्विच करने से उत्सर्जन में कटौती हो सकती है।
4. खाद्य एवं पेय: हाइड्रोजन से ओवन और बॉयलर को शक्ति मिलती है, जिससे जीवाश्म ईंधन का उपयोग कम होता है।
5. वस्त्र एवं कागज*: हाइड्रोजन तापन एवं भाप उत्पादन के लिए एक स्वच्छ विकल्प प्रदान करता है।
6. खनन कार्य: हाइड्रोजन ईंधन सेल भारी मशीनरी को शक्ति प्रदान करते हैं, जिससे पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है।
7. इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण: ग्रीन हाइड्रोजन का उपयोग अर्धचालक उत्पादन में किया जाता है।
8. परिवहन और रसद: हाइड्रोजन ईंधन सेल ट्रकों, बसों, फोर्कलिफ्टों और सामग्री हैंडलिंग उपकरणों को शक्ति प्रदान करते हैं।

ये विकास विभिन्न उच्च-उत्सर्जन उद्योगों को कार्बन मुक्त करने में हाइड्रोजन की क्षमता को प्रदर्शित करते हैं, लेकिन यह यथास्थिति की तुलना में अधिक महंगा और कम व्यावहारिक विकल्प बना हुआ है।

ऊर्जा भंडारण और विद्युत उत्पादन

ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण

हाइड्रोजन अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा को संग्रहीत करके तथा अधिकतम मांग के दौरान उसे मुक्त करके विद्युत ग्रिड को स्थिर कर सकता है। 

अधिशेष नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन की अवधि के दौरान, इलेक्ट्रोलाइज़र इस अतिरिक्त बिजली का उपयोग पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करने के लिए करते हैं। फिर हाइड्रोजन को संपीड़ित गैस, तरल हाइड्रोजन या रासायनिक यौगिकों के रूप में संग्रहीत किया जाता है। जब मांग आपूर्ति से अधिक हो जाती है, तो संग्रहीत हाइड्रोजन को ईंधन कोशिकाओं या दहन टर्बाइनों के माध्यम से वापस बिजली में परिवर्तित किया जाता है। 

ईंधन सेल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को मिलाकर बिजली पैदा करते हैं, जबकि दहन टर्बाइन हाइड्रोजन को जलाकर बिजली पैदा करते हैं। यह प्रक्रिया आपूर्ति और मांग को संतुलित करने में मदद करती है, विश्वसनीय बैकअप पावर प्रदान करती है, और आवृत्ति विनियमन में सहायता करती है। 

हाइड्रोजन स्टोरेज सिस्टम स्केलेबल हैं और लंबे समय तक ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं, जिससे वे अक्षय ऊर्जा स्रोतों के साथ एकीकृत होने और ग्रिड स्थिरता को बढ़ाने के लिए आदर्श बन जाते हैं। यह दृष्टिकोण अक्षय ऊर्जा स्रोतों की परिवर्तनशीलता के बावजूद लगातार बिजली वितरण सुनिश्चित करके अधिक विश्वसनीय और टिकाऊ ऊर्जा प्रणाली का समर्थन करता है।

यूरोपियन हाइडप्लॉय जैसी परियोजनाओं का उद्देश्य मौजूदा बुनियादी ढांचे का लाभ उठाते हुए हाइड्रोजन को प्राकृतिक गैस नेटवर्क में एकीकृत करना है।

बैकअप पावर सिस्टम्स

हाइड्रोजन ईंधन सेल डेटा सेंटर जैसे महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के लिए विश्वसनीय, स्वच्छ बैकअप बिजली प्रदान करते हैं। जब तक हाइड्रोजन की आपूर्ति होती है, वे निरंतर बिजली प्रदान करते हैं और बिजली कटौती के दौरान तत्काल बैकअप सुनिश्चित करने के लिए जल्दी से शुरू हो सकते हैं। 

विद्युत-रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बिजली उत्पन्न करते हुए, ईंधन सेल केवल पानी और गर्मी उत्सर्जित करते हैं, जिससे वे पर्यावरण के अनुकूल होते हैं और कार्बन फुटप्रिंट को कम करते हैं, विशेष रूप से हरित हाइड्रोजन का उपयोग करते समय।

ईंधन सेल अत्यधिक कुशल, मॉड्यूलर और स्केलेबल होते हैं, जिससे वे कम रखरखाव और शांत संचालन प्रदान करते हुए विशिष्ट बिजली की जरूरतों को पूरा कर सकते हैं। ऑन-साइट हाइड्रोजन उत्पादन और भंडारण ऊर्जा सुरक्षा को बढ़ाता है, ग्रिड स्वतंत्रता प्रदान करता है और एक स्थिर ईंधन आपूर्ति सुनिश्चित करता है। 

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं को अपनाकर, डेटा केंद्र विश्वसनीय, निर्बाध बिजली प्राप्त कर सकते हैं, उत्सर्जन को कम कर सकते हैं, और स्थिरता लक्ष्यों में योगदान दे सकते हैं, जिससे वे पारंपरिक डीजल जनरेटर के लिए एक आकर्षक विकल्प बन सकते हैं।

माइक्रोसॉफ्ट जैसी कंपनियां अपने डेटा सेंटरों के लिए हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं पर प्रयोग कर रही हैं।

हाइड्रोजन का भंडारण और परिवहन

भंडारण

हाइड्रोजन को ऊर्जा वाहक के रूप में उपयोग करने के लिए हाइड्रोजन भंडारण आवश्यक है, विशेष रूप से नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण, परिवहन और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए। प्रभावी भंडारण समाधानों को ऊर्जा घनत्व, लागत, सुरक्षा और बुनियादी ढांचे की चुनौतियों का समाधान करने की आवश्यकता है। हाइड्रोजन भंडारण के कुछ मुख्य तरीके इस प्रकार हैं:

संपीड़ित गैस भंडारण

हाइड्रोजन को उच्च दबाव वाले टैंकों (350 से 700 बार) में संग्रहित किया जाता है। इस परिपक्व तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहनों (FCV) में। जबकि यह अपेक्षाकृत सरल है, अन्य तरीकों की तुलना में ऊर्जा घनत्व कम है, जिसके लिए बड़े भंडारण मात्रा की आवश्यकता होती है। उच्च दबाव भंडारण के लिए मजबूत, टिकाऊ सामग्री की भी आवश्यकता होती है, जिससे लागत बढ़ जाती है।

तरल हाइड्रोजन भंडारण

हाइड्रोजन को -253 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है और इन्सुलेटेड कंटेनरों में तरल के रूप में संग्रहीत किया जाता है। यह विधि उच्च ऊर्जा घनत्व प्रदान करती है, जो इसे एयरोस्पेस जैसे स्थान-बाधित अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है। हालांकि, क्रायोजेनिक तापमान को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा और विशेष इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, जिससे जटिलता और लागत बढ़ जाती है। समय के साथ उबलने से होने वाले नुकसान भी होते हैं।

रासायनिक भंडारण

हाइड्रोजन को धातु हाइड्राइड, अमोनिया या तरल कार्बनिक हाइड्रोजन वाहक (LOHCs) जैसे रासायनिक यौगिकों में संग्रहित किया जा सकता है। धातु हाइड्राइड उच्च आयतन ऊर्जा घनत्व और सुरक्षा प्रदान करते हैं लेकिन हाइड्रोजन रिलीज की दर धीमी होती है। अमोनिया में उच्च ऊर्जा घनत्व और स्थापित बुनियादी ढांचा होता है लेकिन यह जहरीला और संक्षारक होता है। LOHCs सुरक्षित हैंडलिंग प्रदान करते हैं और मौजूदा बुनियादी ढांचे का उपयोग करते हैं लेकिन हाइड्रोजन को छोड़ने के लिए ऊर्जा-गहन प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

भूमिगत भंडारण

हाइड्रोजन को भूमिगत गुफाओं, नमक के गुंबदों या समाप्त हो चुके प्राकृतिक गैस क्षेत्रों में संग्रहित किया जा सकता है। यह विधि बड़ी मात्रा के लिए लागत प्रभावी है और ग्रिड-स्केल भंडारण के लिए उपयुक्त है, लेकिन इसके लिए उपयुक्त भूवैज्ञानिक संरचनाओं की आवश्यकता होती है और रिसाव और संदूषण का जोखिम होता है।

उन्नत सामग्री

मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (MOF) और कार्बन-आधारित सामग्रियों जैसे उन्नत सामग्रियों पर शोध जारी है। ये सामग्रियाँ कम दबाव और परिवेश के तापमान पर उच्च भंडारण क्षमता प्रदान कर सकती हैं, लेकिन वे अभी भी शोध चरण में हैं, और मापनीयता और लागत में चुनौतियों का सामना कर रही हैं।

परिवहन

पाइप लाइनें

हाइड्रोजन को मौजूदा प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों में संशोधन करके या नई समर्पित हाइड्रोजन पाइपलाइनों के माध्यम से ले जाया जा सकता है। यूरोपीय हाइड्रोजन बैकबोन जैसी परियोजनाएं 2040 तक ट्रांस-यूरोपीय हाइड्रोजन नेटवर्क बनाने का प्रस्ताव करती हैं।

टैंकर ट्रक

कम दूरी के लिए, हाइड्रोजन को टैंकर ट्रकों का उपयोग करके संपीड़ित या तरलीकृत रूप में ले जाया जा सकता है। इस विधि का उपयोग वर्तमान में औद्योगिक हाइड्रोजन आपूर्ति के लिए किया जाता है।

शिपिंग

अंतर्राष्ट्रीय परिवहन के लिए तरल हाइड्रोजन शिपिंग का विकास किया जा रहा है। कावासाकी हेवी इंडस्ट्रीज ने दुनिया का पहला तरल हाइड्रोजन वाहक, सुइसो फ्रंटियर लॉन्च किया है, जो बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन व्यापार को सुविधाजनक बनाता है।

नवीन विधियाँ

नये परिवहन विकल्प भी उभर रहे हैं, जो अक्सर औद्योगिक प्रक्रियाओं में प्रमुख सामग्रियों के परिवहन के साथ-साथ होते हैं।

उदाहरण के लिए हाइड्रोजन को स्टील प्लांट में ले जाने के लिए लौह अयस्क में एम्बेड किया जा सकता है। इसमें हाइड्रोजन का उपयोग करके लौह अयस्क को डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI) में कम करना शामिल है, जिससे स्टील उत्पादन में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में काफी कमी आती है। यह विधि कार्बन को रिडक्शन प्रक्रिया में हाइड्रोजन से बदल देती है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड की जगह जल वाष्प उत्पन्न होता है। एम्बेडेड हाइड्रोजन युक्त DRI को फिर इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) का उपयोग करके आगे की प्रक्रिया के लिए स्टील निर्माण स्थलों पर ले जाया जाता है, जिसे अक्षय ऊर्जा से संचालित किया जा सकता है। यह दृष्टिकोण स्टील उद्योग को डीकार्बोनाइज़ करता है, लौह अयस्क के लिए मौजूदा लॉजिस्टिक्स का लाभ उठाता है, और ग्रीन हाइड्रोजन के उपयोग को बढ़ावा देता है।

विनियामक मुद्दे

सुरक्षा मानकों

हाइड्रोजन की ज्वलनशीलता के कारण उत्पादन, भंडारण और परिवहन के लिए कड़े सुरक्षा मानकों की आवश्यकता होती है। अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण संगठन (आईएसओ) और अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) जैसी नियामक संस्थाएँ सुरक्षित हैंडलिंग सुनिश्चित करने के लिए सुरक्षा दिशा-निर्देश विकसित कर रही हैं।

बुनियादी ढांचे का विकास

नियामक ढाँचों को पाइपलाइनों, ईंधन भरने वाले स्टेशनों और भंडारण सुविधाओं सहित बुनियादी ढाँचे के विकास का समर्थन करना चाहिए। सार्वजनिक-निजी भागीदारी को बढ़ावा देने वाली नीतियाँ और सुव्यवस्थित अनुमति प्रक्रियाएँ आवश्यक हैं।

प्रोत्साहन और सब्सिडी

सरकारें हाइड्रोजन अपनाने को बढ़ावा देने के लिए कर क्रेडिट, अनुदान और सब्सिडी जैसे प्रोत्साहन लागू कर रही हैं। उदाहरण के लिए, यूरोपीय संघ के ग्रीन डील में हाइड्रोजन परियोजनाओं के लिए महत्वपूर्ण वित्तपोषण शामिल है।

सरकारी निवेश

यूरोप

यूरोपीय संघ हाइड्रोजन निवेश में अग्रणी है, यूरोपीय संघ की हाइड्रोजन रणनीति का लक्ष्य 40 तक 2030 गीगावाट इलेक्ट्रोलाइजर स्थापित करना है। जर्मनी, फ्रांस और नीदरलैंड जैसे देशों के पास पर्याप्त राष्ट्रीय हाइड्रोजन रणनीति है, जो अनुसंधान, बुनियादी ढांचे और पायलट परियोजनाओं में अरबों का निवेश कर रहे हैं।

एशिया

जापान और दक्षिण कोरिया हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में अग्रणी हैं। जापान की बेसिक हाइड्रोजन रणनीति हाइड्रोजन आधारित समाज को लक्षित करती है, जिसमें ईंधन सेल वाहनों और हाइड्रोजन उत्पादन में निवेश किया जाता है। दक्षिण कोरिया के हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था रोडमैप का लक्ष्य 5.26 तक 2040 मिलियन हाइड्रोजन वाहन तैनात करना है।

उत्तर अमेरिका

अमेरिका हाइड्रोजन निवेश को बढ़ा रहा है, डीओई की हाइड्रोजन एनर्जी अर्थशॉट पहल का लक्ष्य 1 तक $2030/किग्रा हाइड्रोजन है। कैलिफ़ोर्निया इस मामले में अग्रणी है, जहाँ व्यापक हाइड्रोजन ईंधन भरने का बुनियादी ढाँचा है और हाइड्रोजन एफसीवी के लिए प्रोत्साहन है। कनाडा की हाइड्रोजन रणनीति हरित हाइड्रोजन उत्पादन और निर्यात क्षमता पर केंद्रित है।

संभावना और सुधार की गुंजाइश दिखती है...

हाइड्रोजन जीवाश्म ईंधन का एक बहुमुखी और आशाजनक विकल्प है, जिसका उपयोग परिवहन, औद्योगिक प्रक्रियाओं और ऊर्जा भंडारण में किया जा सकता है। ऑटोमोटिव और भारी-भरकम परिवहन क्षेत्रों में शुरुआती अपनाने वाले हाइड्रोजन की क्षमता का प्रदर्शन कर रहे हैं, जबकि औद्योगिक अनुप्रयोग महत्वपूर्ण डीकार्बोनाइजेशन अवसर प्रदान करते हैं। हाइड्रोजन की सफलता के लिए प्रभावी परिवहन और भंडारण समाधान महत्वपूर्ण हैं, जिसके लिए बुनियादी ढांचे और प्रौद्योगिकी में प्रगति की आवश्यकता है।

हाइड्रोजन को अपनाने में नियामक ढांचे और सरकारी निवेश महत्वपूर्ण हैं। मजबूत सुरक्षा मानकों, सहायक नीतियों और पर्याप्त वित्तपोषण के साथ, हाइड्रोजन वैश्विक जलवायु लक्ष्यों को प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। 

लेकिन - और यह बात लंबे समय से सच है - हाइड्रोजन अपने वादे पर खरा उतरने में असफल रहा है। 

जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी उन्नत होती है और पैमाने की अर्थव्यवस्थाएं साकार होती हैं, ऊर्जा परिवर्तन में हाइड्रोजन की भूमिका का विस्तार जारी रहना चाहिए, जिससे आगे और अधिक टिकाऊ मार्ग मिल सके।