હાઇડ્રોજન ઇંધણ કેવી રીતે બને છે – 8 ઉત્પાદન પગલાં

જો આપણે હાઇડ્રોજન ઇંધણ કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે તે વિશે વિચારીએ, તો આપણને પૂછવામાં આવશે કે શા માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે થાય છે. ઠીક છે, જ્યારે ઇંધણ કોષમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે થાય છે, ત્યારે તે સ્વચ્છ ઇંધણ છે જે ફક્ત પાણીનું ઉત્પાદન કરે છે.

સહિત અસંખ્ય સંસાધનો કુદરતી વાયુ, પરમાણુ શક્તિ, બાયોમાસ, અને નવીનીકરણીય energyર્જા સ્ત્રોતો જેમ સૌર અને પવનનો ઉપયોગ હાઇડ્રોજન બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

તેના ફાયદાઓ તેને ઉર્જા અને પરિવહનના ઉત્પાદન સાથે સંકળાયેલા કાર્યક્રમો માટે ઇંધણની ઇચ્છનીય પસંદગી બનાવે છે. તેના અસંખ્ય ઉપયોગો છે, જેમાં પોર્ટેબલ પાવર, ઘરો, ઓટોમોબાઈલ અને વધુનો સમાવેશ થાય છે.

માટે સ્વચ્છ અને અસરકારક વિકલ્પ તરીકે હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષોનો ઉપયોગ પરંપરાગત કમ્બશન એન્જિન નોંધપાત્ર વધારો થયો છે. વીજળી ઉત્પન્ન કરતા આ બળતણ કોષોમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન વચ્ચેની રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું એકમાત્ર પરિણામ પાણી છે.

હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષોની સંભવિતતાનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરવા માટે એક અત્યાધુનિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયા જરૂરી છે.

હાઇડ્રોજન ઇંધણ કેવી રીતે બને છે – 4 મુખ્ય ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ

વિવિધ છે હાઇડ્રોજન ઇંધણ બનાવવાની રીતો. આ દિવસોમાં, વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ અને કુદરતી ગેસ સુધારણા - થર્મલ પ્રક્રિયા - સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીકો છે. જૈવિક અને સૌર-સંચાલિત પ્રક્રિયા એ બે વધુ અભિગમો છે.

• થર્મલ પ્રક્રિયાઓ
• ઇલેક્ટ્રોલિટીક પ્રક્રિયાઓ
• સૌર-સંચાલિત પ્રક્રિયાઓ
• જૈવિક પ્રક્રિયાઓ

1. થર્મલ પ્રક્રિયાઓ

હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટેની સૌથી સામાન્ય થર્મલ પદ્ધતિ વરાળ સુધારણા છે, જે વરાળ અને હાઇડ્રોકાર્બન ઇંધણ વચ્ચે ઉચ્ચ-તાપમાનની પ્રતિક્રિયા છે જે હાઇડ્રોજન પેદા કરે છે.

ડીઝલ, કુદરતી ગેસ, ગેસિફાઇડ કોલસો, ગેસિફાઇડ બાયોમાસ અને રિન્યુએબલ લિક્વિડ ઇંધણ જેવા વિવિધ હાઇડ્રોકાર્બન ઇંધણના સુધારા દ્વારા હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. આજકાલ, સ્ટીમ રિફોર્મિંગ નેચરલ ગેસ તમામ હાઇડ્રોજનના લગભગ 95% ઉત્પાદન કરે છે.

2. ઇલેક્ટ્રોલિટીક પ્રક્રિયાઓ

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન મેળવી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર એ એક ઉપકરણ છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રક્રિયાઓ કરે છે. તે બળતણ કોષ જેવું જ છે જેમાં તે હાઇડ્રોજન પરમાણુની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવાને બદલે પાણીના અણુઓમાંથી હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરે છે.

3. સૌર-સંચાલિત પ્રક્રિયાઓ

સૌર-સંચાલિત પ્રણાલીઓમાં, પ્રકાશ હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે એક એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે. કેટલીક સૌર-સંચાલિત પ્રક્રિયાઓ થર્મોકેમિકલ, ફોટોઈલેક્ટ્રોકેમિકલ અને ફોટોબાયોલોજીકલ છે. હાઇડ્રોજન ફોટોબાયોલોજીકલ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે બેક્ટેરિયા અને લીલા શેવાળની ​​કુદરતી પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રવૃત્તિ પર આધાર રાખે છે.

ચોક્કસ સેમિકન્ડક્ટરનો ઉપયોગ કરીને, ફોટોઈલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ પાણીને હાઈડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિભાજિત કરે છે. સંકેન્દ્રિત સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ સૌર થર્મોકેમિકલ હાઇડ્રોજન સંશ્લેષણમાં પાણી-વિભાજનની પ્રતિક્રિયાઓને બળતણ કરવા માટે થાય છે, વારંવાર મેટલ ઓક્સાઇડ જેવી વધારાની પ્રજાતિઓ સાથે જોડાણમાં.

4. જૈવિક પ્રક્રિયાઓ

બેક્ટેરિયા અને સૂક્ષ્મ શેવાળ જેવા સુક્ષ્મસજીવોનો ઉપયોગ જૈવિક પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે અને આ જીવો જૈવિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

બાયોમાસ અથવા ગંદાપાણી જેવા કાર્બનિક પદાર્થોને તોડીને, બેક્ટેરિયા માઇક્રોબાયલ બાયોમાસ કન્વર્ઝન તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તેનાથી વિપરીત, ફોટોબાયોલોજીકલ પ્રક્રિયાઓ સૂક્ષ્મજીવાણુઓ માટે ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરે છે.

હાઇડ્રોજન ઇંધણ કેવી રીતે બને છે – 8 ઉત્પાદન પગલાં

વિવિધ ઉત્પાદન પદ્ધતિઓની ચર્ચા કર્યા પછી, ચાલો કાચો માલ શોધવાથી લઈને સ્વચ્છ ઉર્જા સ્ત્રોતનું ઉત્પાદન કરવા માટે, હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષના ઉત્પાદનમાં સામેલ ચોક્કસ પ્રક્રિયાઓની તપાસ કરીએ. અમે તે પ્રક્રિયાઓની તપાસ કરીશું જે ઇલેક્ટ્રોલિટીક પ્રક્રિયા બનાવે છે.

• કાચો માલ સોર્સિંગ
• ઉત્પ્રેરક તૈયારી
• મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી (MEA) ફેબ્રિકેશન
• બાયપોલર પ્લેટ મેન્યુફેક્ચરિંગ
• ફ્યુઅલ સેલ સ્ટેક એસેમ્બલી
• છોડના ઘટકોનું સંતુલન
• ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને પરીક્ષણ
• જમાવટ અને એકીકરણ

1. કાચો માલ સોર્સિંગ

હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષોના નિર્માણ માટે જરૂરી કાચી સામગ્રીની પ્રાપ્તિ એ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનું પ્રથમ પગલું છે. આવશ્યક ઘટકોમાં દ્વિધ્રુવી પ્લેટો માટે કાર્બન-આધારિત સામગ્રી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પટલ માટે પોલિમર અને ઇલેક્ટ્રોડ પ્રતિક્રિયાઓ માટે પ્લેટિનમ અથવા અન્ય ઉત્પ્રેરકનો સમાવેશ થાય છે.

સામાન્ય રીતે ઘણા વિક્રેતાઓ પાસેથી મેળવેલ, આ સામગ્રીઓ બળતણ સેલ ઉત્પાદન માટે તેમની યોગ્યતાની ખાતરી આપવા માટે સખત ગુણવત્તા ખાતરી પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે.

2. ઉત્પ્રેરક તૈયારી

ઉત્પ્રેરક, જે મોટાભાગે પ્લેટિનમથી બનેલું હોય છે, તે ઇંધણ કોષની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ કરવાની ક્ષમતા માટે જરૂરી છે.

અત્યંત સક્રિય અને સ્થિર ઉત્પ્રેરક સ્તરનું ઉત્પાદન કરવા માટે, ઉત્પ્રેરક સામગ્રીને રાસાયણિક જમાવટ અને ભૌતિક વરાળના જથ્થા સહિત વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સારવાર અને ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોડ સપાટીઓ પછી સ્પ્રે કોટિંગ અથવા સ્ક્રીન પ્રિન્ટીંગ જેવી તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને આ સ્તરથી આવરી લેવામાં આવે છે.

3. મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી (MEA) ફેબ્રિકેશન

ઉત્પ્રેરક-કોટેડ ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને પોલિમર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ મેમ્બ્રેન મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી બનાવે છે, જે ઇંધણ કોષનો આવશ્યક ભાગ છે. પોલિમર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પટલને ઇંધણ સેલ સ્ટેક આર્કિટેક્ચર સાથે મેચ કરવા માટે સાવચેતીપૂર્વક ઉત્પાદન અને શિલ્પ બનાવવામાં આવે છે.

તે સામાન્ય રીતે પરફ્લુરોસલ્ફોનિક એસિડ પોલિમરથી બનેલું હોય છે. MEA ત્યારબાદ પટલની દરેક બાજુમાં ઉત્પ્રેરક સાથે કોટેડ ઇલેક્ટ્રોડ્સને એકીકૃત કરીને રચાય છે.

4. બાયપોલર પ્લેટ મેન્યુફેક્ચરિંગ

બળતણ કોષોના સ્ટેકમાં, દ્વિધ્રુવી પ્લેટો રિએક્ટન્ટ વાયુઓને વિખેરી નાખવા અને બળતણ કોષો વચ્ચે વીજળીનું પરિવહન કરવા માટે જવાબદાર છે. સામાન્ય રીતે, કાર્બન-આધારિત સામગ્રી કે જે કાટ માટે પ્રતિરોધક હોય છે અને હલકો હોય છે તેનો ઉપયોગ આ પ્લેટો બનાવવા માટે થાય છે.

જરૂરી આકાર અને માળખું હાંસલ કરવા માટે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન મોલ્ડિંગ, મશીનિંગ અથવા પ્રેસિંગ પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન વાયુઓના અસરકારક માર્ગને સરળ બનાવવા માટે દ્વિધ્રુવી પ્લેટોમાં ચેનલો અને પ્રવાહ ક્ષેત્રોનો પણ સમાવેશ થાય છે.

5. ફ્યુઅલ સેલ સ્ટેક એસેમ્બલી

હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ સિસ્ટમનો આવશ્યક ઘટક એ ફ્યુઅલ સેલ સ્ટેક છે, જે સમાંતર અને શ્રેણીબદ્ધ ગોઠવણોમાં જોડાયેલા કેટલાક ઇંધણ કોષોથી બનેલો છે. એસેમ્બલી સંપૂર્ણ રીતે સ્ટૅક્ડ બાયપોલર પ્લેટ્સ, ગેસ પ્રસરણ સ્તરો અને MEAs થી બનેલી છે.

એડહેસિવ અને ગાસ્કેટ જેવી સીલિંગ સામગ્રીના ઉપયોગ દ્વારા ગેસ લીકને અટકાવવામાં આવે છે અને સારી સીલિંગની ખાતરી કરવામાં આવે છે. શીતક અને ગેસના આદર્શ પ્રવાહને જાળવી રાખીને સ્ટેક એસેમ્બલી સૌથી વધુ શક્તિ ઉત્પન્ન કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે.

6. છોડના ઘટકોનું સંતુલન

સંપૂર્ણ ફ્યુઅલ સેલ સિસ્ટમને ફ્યુઅલ સેલ સ્ટેક ઉપરાંત પ્લાન્ટ (BOP) ઘટકોના ઘણા સંતુલનની જરૂર છે. આમાં હ્યુમિડિફાયર, કૂલિંગ સિસ્ટમ્સ, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન માટે સપ્લાય સિસ્ટમ્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ આઉટપુટના સંચાલન અને નિયમન માટે પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો સમાવેશ થાય છે.

યોગ્ય ઇંધણ અને શીતક પ્રવાહ, થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્ટિવિટી સુનિશ્ચિત કરવા માટે, BOP ઘટકોને સમગ્ર સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં એકીકૃત કરવામાં આવે છે.

7. ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને પરીક્ષણ

દરેક ફ્યુઅલ સેલની નિર્ભરતા અને કાર્યક્ષમતાની ખાતરી આપવા માટે ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન સખત ગુણવત્તા નિયંત્રણ પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કેટલાક તબક્કામાં, ગુણવત્તાની તપાસ જેમ કે દ્રશ્ય નિરીક્ષણ, વિદ્યુત પરીક્ષણ અને કામગીરીની સમીક્ષાઓ હાથ ધરવામાં આવે છે.

તેમના ઇલેક્ટ્રિકલ આઉટપુટ, ટકાઉપણું, કાર્યક્ષમતા અને સલામતીની પુષ્ટિ કરવા માટે અંતિમ ઇંધણ સેલ એસેમ્બલી પર સંપૂર્ણ પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. જરૂરી ગુણવત્તાના ધોરણોને સંતોષવા માટે, કોઈપણ ખામીયુક્ત કોષો અથવા ઘટકો શોધીને બદલવામાં આવે છે.

8. જમાવટ અને એકીકરણ

ઇંધણ કોષો તેમના સફળ ઉત્પાદન અને પરીક્ષણ પછી એપ્લિકેશનની શ્રેણીમાં જમાવટ અને એકીકરણ માટે તૈયાર કરવામાં આવે છે. પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સ્થિર પાવર જનરેશન ઇક્વિપમેન્ટ અને ઓટોમોબાઇલ આ કેટેગરીમાં આવી શકે છે.

ઉપયોગી અને અસરકારક હાઇડ્રોજન-સંચાલિત ઉપકરણ બનાવવા માટે, એકીકરણ પ્રક્રિયામાં ફ્યુઅલ સેલ સિસ્ટમને જરૂરી આનુષંગિક પ્રણાલીઓ, જેમ કે હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ ટેન્ક, એર ઇન્ટેક સિસ્ટમ્સ અને પાવર મેનેજમેન્ટ યુનિટ્સ સાથે જોડવામાં આવે છે.

ઉપસંહાર

હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ ઉત્પાદન એ એક બહુ-પગલાની પ્રક્રિયા છે જે કાચા માલની પ્રાપ્તિ સાથે શરૂ થાય છે અને ફ્યુઅલ સેલ સિસ્ટમ્સના એકીકરણ સાથે સમાપ્ત થાય છે.

આ જટિલ પ્રક્રિયા સ્વચ્છ, ભરોસાપાત્ર અને કાર્યક્ષમ ઉર્જા સ્ત્રોતોના ઉત્પાદનની બાંયધરી આપે છે જે વીજ ઉત્પાદન, પરિવહન અને અન્ય ઉદ્યોગોને સંપૂર્ણપણે પરિવર્તિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.

સતત સંશોધન અને વિકાસને કારણે હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષો માટેની ઉત્પાદન પ્રક્રિયા હંમેશા વિકસિત થાય છે, જે ટકાઉ ઊર્જા ઉકેલોના વિકાસને આગળ ધપાવે છે.

ભલામણો

• હાઇડ્રોપાવર વિશે 20 હકીકતો જે તમે ક્યારેય જાણતા ન હતા
  .
• હાઇડ્રોજન-સંચાલિત વાહનો: ફાયદા અને ગેરફાયદા જાણો
  .
• હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક એનર્જી કેવી રીતે કામ કરે છે
  .
• પર્યાવરણનું હાઇડ્રોલોજિકલ સાયકલ
  .
• મિથેન ગ્લોબલ વોર્મિંગને કેવી રીતે અસર કરે છે?