के हाइड्रोजन इन्धनको भविष्य सुरु भएकै हो ?

काठमाडौं । शून्य उत्सर्जन इन्धनकाे नाम लिने बित्तिकै हाइड्राेजनकाे नाम अघि आउँछ । शून्य उत्सर्जनको अर्थ हुन्छ, कुनै पनि हरित गृह ग्यास उत्सर्जन नहुनु वा प्रदूषण नहुनु । यस्तो इन्धनबाट वातावरणमा कुनै किसिमको प्रदूषण हुँदैन ।

हाइड्रोजन फ्युललाई भविष्यको इन्धन पनि भन्ने गरिन्छ । आज हाइड्रोजन इन्धनको प्रयोग कैयन् क्षेत्रमा भइरहेको छ । कार, बस, ट्रेन मात्र नभई अन्तरिक्षमा यात्रा गर्ने रकेटसम्म पनि हाइड्रोजन फ्युलको प्रयोग हुन थालेको छ ।

हाइड्रोजन पेरियोडिक टेबलको पहिलो समूहको पहिलो लाइनमा भेटिने पहिलो र सबैभन्दा हलुका तत्त्व पनि हो । यसको तौल हावाको तौलभन्दा पनि कम हुन्छ । त्यसैले हाइड्रोजन ग्यास वायुमण्डलमा उचाइमा पाउन सकिन्छ ।

उचाइमा पाउने भएकाले प्राकृतिक रूपमा हाइड्रोजन ग्यास शुद्ध हुँदैन । आज हामी हाइड्रोजन फ्युल के हो ? यसलाई कसरी तयार पारिन्छ, यसको सम्भावना के के छ भन्ने विषयमा जानकारी दिँदैछौँ:

हाइड्रोजन फ्युल के हो ? कसरी तयार पारिन्छ ?

हाइड्रोजन एक शुद्ध इन्धन हो । जब यसलाई फ्युल प्लान्ट (इन्धन सेल) मा निर्माण गर्नका लागि राखिन्छ । तब यसबाट पानी मात्र बाइप्रडक्टका रूपमा निस्किन्छ । 

हाइड्रोजन कैयौं घरायसी संसाधन (रिसोर्स)बाट उत्पादन गर्न सकिन्छ । जस्तो कि प्राकृतिक ग्यास, प्रमाणु ऊर्जा (Atomic Energy), बायोमास र वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत जस्तै सोलर पावर, वायू आदि । यसको यही विशेषताले पनि यातायातका साधन तथा विद्युत उत्पादनका लागि आकर्षक इन्धनका रूपमा प्रयोग गरिन्छ ।

यसको उपयोग कार, घरमा प्रयोग हुने बिजुली उत्पादनका लागि लगायत अन्य थुप्रै काममा प्रयोग गरिन्छ । नयाँ-नयाँ खोज हुँदै जाँदा हाइड्रोजन ऊर्जा प्रयोग हुनसक्ने थुप्रै क्षेत्रहरू पनि पत्ता लाग्दै गइरहेका छन् ।

हाइड्रोजन एक ऊर्जाबाहक हो । अर्थात् त्यस्तो तत्त्व जसले ऊर्जा अन्य स्रोतबाट निस्कने ऊर्जालाई सञ्चित गर्न, कन्भर्ट गर्ने (परिवर्तित) गर्ने र वितरण गर्न प्रयोग गरिन्छ ।

अहिलेको समयमा कैयौं तरिकाबाट हाइड्रोजन इन्धनको उत्पादन हुने गरेको छ । त्यसमा पनि सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने र फाइदा हुने भनेको प्राकृतिक ग्यासलाई 'रिफर्मिङ' गर्नु हो । थर्मल प्रक्रिया वा इलेक्ट्रोलाइसिस प्रक्रियाबाट प्राकृतिक ग्यासलाई हाइड्रोजन बनाउने गरिन्छ ।

यसबाहेक पनि अन्य सौर्य तथा जैविक प्रक्रियाबाट हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन गर्न सकिन्छ ।

हाइड्रोजन इन्धन कुन तरिकाबाट कसरी उत्पादन गरिन्छ ?

हाइड्रोजन फ्युल एक ऊर्जाबाहक (इनर्जी क्यारियर) तत्वका रूपमा हाम्रो वातावरणमा रहेको छ । केमिकल फर्मुला एच टु (H2) भएको यस तत्त्वको उपयोग बढाउन खोजिएको छ । विशेषगरी नवीकरणीय हाइड्रोजन इन्धन उत्पादनलाई दुई भागमा विभाजन गर्न सकिन्छ । एउटा जैविक प्रक्रियाबाट उत्पन्न तत्त्वबाट हाइड्रोजन निकाल्ने । दोस्रो तरिका रसायनिक उत्पादन (क्यामिकल प्रोडक्सन) बाट हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने । 

जैविक तत्वबाट हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन गर्ने काम सन् १९७० को दशकबाटै अनुसन्धानको विषय बनेको छ । यसमा बायोमास स्रोतबाट हाइड्रोजन ग्यासको उत्पादन गर्न सकिन्छ । जस्तै कृषि वा वनमा बचेका जैविक अवशेष, जैविक फोहोर र अन्य जैविक उत्पादनबाट हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्न सकिन्छ ।

विशेषगरी हाइड्रोजन इन्धनको निर्माण ग्यासिकरण नामको एउटा प्रक्रियाबाट गरिन्छ । जहाँ बायोमासमा ज्वलनशील ग्यास राखिन्छ र त्यसलाई जलाइन्छ । 

हाइड्रोजन इन्धन उत्पादनका लागि कैयौं भौतिक रसायनिक प्रक्रियाहरू पनि छन् । यसमा पनि अधिकांश विधिमा पानीको इलेक्ट्रोलाइसिस आवश्यक पर्छ । 

जब हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन गर्न वायु वा सौर्य ऊर्जाको प्रयोग गरिन्छ । तब यसलाई रिन्युएबल (नवीकरणीय) इन्धन भनिन्छ ।

हाइड्रोजन इन्धन उत्पादनका केही विशेष तरिकाहरू छन्:

थर्मल प्रोसेस

हाइड्रोजन उत्पादनका लागि थर्मल प्रक्रियामा अधिकांश अवस्थामा वाफ बनाउने गरिन्छ । यसमा उच्च ताप (७००-१००० डिग्री सेल्सियस) को प्रयोग गरिन्छ । जसमा वाफ हाइड्रोकार्वनसँग रियाक्ट (प्रतिक्रिया) गर्छ । यसबाट हाइड्रोजन उत्पादन हुन्छ ।

हाइड्रोजनको उत्पादन गर्नका लागि कैयैं हाइड्रोकार्वन इन्धनको प्रयोग गर्ने गरिन्छ । जसमा प्राकृतिक ग्यास, डिजेल, लिक्विड फ्युल, ग्यासिफाइड कोइल, ग्यासिफाइड बायोमास संलग्न हुन्छन् ।  

आज जति पनि हाइड्रोजनको उत्पादन हुन्छ त्यसमा करिब ९५ प्रतिशत प्राकृतिक ग्यासको वाफबाट बनाइन्छ ।

इलेक्ट्रोलाइटिक प्रोसेस

इलेक्ट्रोलाइजरमा हाइड्रोजन फ्युल बनाउने प्रक्रियालाई इलेक्ट्रोलाइसिस प्रक्रिया भनिन्छ । यसमा इलेक्ट्रिक करेन्टका माध्यमबाट पानीमा भएको हाइड्रोजन र अक्सिसनमा छुट्याइन्छ ।

इलेक्ट्रोलाइजरमा इलेक्ट्रोलाइट सोलुसन (जसलाई पोटासियम हाइड्रोअक्साइड वा सोडियम हाइड्रोअक्साइड जस्ता अल्कलाइन सोलुसन) र दुई ओटा इलेक्ट्रोड्स (रड) हुन्छ । जब उक्त इलेट्रोडमा डीसी भोल्टेज दिइन्छ, तब उक्त इलेक्ट्रोलाइट सोलुसमा रासायनिक प्रतिक्रिया हुन्छ । त्यसपछि पानीको मोलिक्युल हाइड्रोजन ग्यास (H2) र अक्सिजन ग्यास (O2) मा छुट्टिन्छ ।

उक्त हाइड्रोजन ग्यासलाई फ्युलका रूपमा भण्डारण गरेर विभिन्न प्रयोजनका लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ ।

 ​सोलर ड्रिभन प्रोसेस

यस विधिमा हाइड्रोजनको उत्पादनका लागि सौर्य ऊर्जाको प्रयोग गरिन्छ । यसमा सूर्यको प्रकाशको प्रयोग गरी पानीलाई हाइड्रोजन र अक्सिजनमा छुट्याउन सकिन्छ । त्यही हाइड्रोजनलाई फ्युलका रूपमा प्रयोग गरिन्छ ।

यसमा पनि हाइड्रोजन उत्पादन कैयौं प्रक्रिया हुने गर्छन् । यहाँ सोलर ड्रिभन प्रोसेसको प्रयोग गरी हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने प्रक्रियाको जानकारी दिइएको छ ।

फोटो बायोलोजिकल

फोटोबायोलोजिकल प्रक्रियाद्वारा हाइड्रोजन उत्पादन गर्न पानीलाई जैविक प्रक्रियाद्वारा हाइड्रोजन र अक्सिनमा छुट्याइन्छ । जसमा फोटोसेन्थेसिस (प्रकाश संश्लेषण) मार्फत हाइड्रोजन उत्पन्न गर्न अल्गाइ र साइनोब्याक्टेरिया जस्ता सूक्ष्म जीवहरू प्रयोग गरिन्छ ।

यस प्रक्रियामा, अल्गाइ वा साइनोब्याक्टेरिया पानीमा हुर्किन्छ र सूर्यको प्रकाशमा पर्छन् । फोटोसेन्थेसिसका क्रममा यी सूक्ष्म जीवहरूले सूर्यको किरण अवशोषित (absorb) गर्छन् र कार्बन डाइअक्साइड र पानीलाई अर्गानिक कम्पाउन्ड र अक्सिजन ग्यासमा रूपान्तरण गर्छन् ।

यस प्रक्रियामा हाइड्रोजनेस भनिने विशिष्ट इन्जाइमहरूको गतिविधि समावेश हुन्छ । जसले प्रोटोन र इलेक्ट्रोनहरूलाई हाइड्रोजन ग्यासमा रूपान्तरण गर्छ । त्यसपछि उत्पादित हाइड्रोजन ग्यासलाई सङ्कलन गरी इन्धनको स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ ।

 फोटो इलेक्ट्रोनिक

फोटो इलेक्ट्रोनिक प्रक्रियामा पानीबाट अक्सिजन र हाइड्रोजनलाई अलग गर्नका लागि विशेष किसिमको सेमिकन्डरक्टको प्रयोग गरिन्छ ।  

सोलर थर्मोकेमिकल

यस प्रक्रियामा पनि पानीमा भएको अक्सिजन र हाइड्रोजन छुट्याउन सेरियम अक्साइड (CeO2) वा आइरन अक्साइड (FeO) जस्ता मेटल अक्साइडलाई सूर्यको प्रकाशद्वारा उच्च तापमा तताइन्छ । जसले त्यहाँबाट अक्सिजन ग्यास हटाएर त्यसलाई कम अक्सिडेसन अवस्थामा राख्छ ।

त्यसपछि त्यहाँबाट रहेको मेटल अक्साइडलाई पानीको वाफसँग मिलाइन्छ । जसले मेटल अक्साइडसँग प्रतिक्रिया गरेर हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्छ । यो प्रक्रिया अहिले पनि विकासका क्रममा छ ।

 जैविक प्रक्रिया

जैविक प्रक्रियामा ब्याक्टेरिया र माइक्रो सेल जस्ता जीवाणुको उपयोग गरिन्छ । वा, बायोलोजिकल रियाक्सनद्वारा हाइड्रोजनको उत्पादन गर्न सकिन्छ ।

माइक्रोबियल फरमेन्टेसन (Microbial fermentation) मा हाइड्रोजनको उत्पादन गर्नका लागि जिवाणुले वायोमास वा फोहोर पानी (कार्बोहाइड्रेट्स वा सुगर) जस्ता अर्गानिक पदार्थलाई टुक्याएर बाइप्रोडक्टका रूपमा हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्छन् । 

जबकी फोटोबायोलिजिकल (Photo fermentation) प्रक्रियामा फोटोसेन्थेटिक ब्याक्टेरियाको प्रयोग गरी अर्गानिक म्याटरबाट हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्ने गरिन्छ । यसमा सौर्य प्रकाशले ऊर्जाको काम गरेको हुन्छ । यो प्रक्रिया विशेषगरी बायोरियाक्टरमा गर्ने गरिन्छ । जसमा फोहोर पानी र कृषिजन्य फोहोरको प्रयोग हुन्छ ।

हाइड्रोजन इन्धनको भविष्य कस्तो छ ?

हाइड्रोजन उत्पादनको उद्योग दिनानुदिन बढ्दै गइरहेको उद्योग हो ।

त्यसैले हाइड्रोजन इन्धनको भविष्यको दायरा विशाल र आशाजनक देखिन्छ । हाइड्रोजन ग्यासले हरितगृह ग्यास उत्सर्जन घटाउन र दिगो रूपमा विश्वव्यापी ऊर्जा मागहरू पूरा गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ ।

हाइड्रोजन इन्धनको मुख्य प्रयोगमध्ये यातायातमा सबैभन्दा बढी प्रयोग हुन्छ । विद्युतीय सवारीको तुलनामा लामो दूरीको यात्रा गर्न र छिटो इन्धन भर्न सकिने भएकाले हाइड्रोजन इन्धनको प्रयोग व्यापक हुने देखिन्छ । साथै शून्य उत्सर्जन हुनाले वातावरणका लागि पनि उत्तिकै फाइदाजनक हुन्छ ।

प्रविधिको विकास र पूर्वाधारमा सुधार हुँदै जाँदा हाइड्रोजन फ्युल गाडीमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुनेछ ।

हाइड्रोजन इन्धन विद्युत उत्पादन गर्न पनि प्रयोग हुन्छ । यस्ता कामका लागि हाइड्रोजन ग्यासको प्रयोग गर्दा हरितगृह ग्यास उत्सर्जन हुँदैन ।

हाइड्रोजनलाई नवीकरणीय ऊर्जा भण्डारण गर्ने माध्यमका रूपमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ । अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा इलेक्ट्रोलाइसिस मार्फत हाइड्रोजन उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ । यसरी भण्डारण गरेको हाइड्रोजन ऊर्जालाई ऊर्जा माग उच्च भएको अवस्थामा वैकल्पिक ऊर्जाका रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ ।

समग्रमा हाइड्रोजन इन्धनको भविष्यको दायरा हाइड्रोजन उत्पादन, भण्डारण र पूर्वाधारमा निरन्तर अनुसन्धान, विकास र लगानीमा निर्भर छ ।

हाइड्रोजन इन्धन प्रयोग हुने क्षेत्रको दायरा दिनानुदिन बढ्दै जानु र अन्य इन्धन घट्दै जानुले यस इन्धनको उपयोग भविष्यमा बढ्दै जाने अपेक्षा गर्न सकिन्छ । 

अन्य देशले हाइड्रोजन ऊर्जालाई महत्त्वाकांक्षी योजनाका रूपमा समेटिरहँदा नेपाल सरकार पनि यसमा अग्रसर हुनुपर्ने देखिन्छ ।

पछिल्लो अध्यावधिक: फागुन २२, २०७९ २२:१३

टिप्पणीहरू