फ्यूल प्रोसेसर कैसे काम करते हैं

यदि आप ईंधन कोशिकाओं पर लेख पढ़ते हैं , तो आप जानते हैं कि वे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बिजली पैदा करते हैं, और केवल भाप का उत्सर्जन करते हैं। हाइड्रोजन-संचालित ईंधन कोशिकाओं के साथ मुख्य समस्या में हाइड्रोजन का भंडारण और वितरण शामिल है। विवरण के लिए देखें कि हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था कैसे काम करती है।

हाइड्रोजन गैस बहुत अधिक ऊर्जा वाला ईंधन नहीं है, जिसका अर्थ है कि इसमें गैसोलीन या मेथनॉल जैसे तरल ईंधन की तुलना में प्रति यूनिट मात्रा में बहुत कम ऊर्जा होती है । इसलिए उचित ड्राइविंग रेंज देने के लिए ईंधन-सेल संचालित कार में पर्याप्त हाइड्रोजन गैस फिट करना मुश्किल है। तरल हाइड्रोजन में ऊर्जा घनत्व अच्छा होता है, लेकिन इसे बेहद कम तापमान और उच्च दबाव पर संग्रहित किया जाना चाहिए; इससे इसे स्टोर करना और परिवहन करना मुश्किल हो जाता है।

प्राकृतिक गैस, प्रोपेन और गैसोलीन जैसे सामान्य ईंधन, और मेथनॉल और इथेनॉल जैसे कम सामान्य ईंधन, सभी की आणविक संरचना में हाइड्रोजन होता है। यदि कोई ऐसी तकनीक होती जो इन ईंधनों से हाइड्रोजन को हटा सकती थी और इसका उपयोग ईंधन सेल को बिजली देने के लिए कर सकती थी, तो हाइड्रोजन भंडारण और वितरण की समस्या लगभग पूरी तरह से समाप्त हो जाएगी।

वह तकनीक विकास में है। इसे ईंधन संसाधक या सुधारक कहा जाता है । के इस संस्करण में, हम सीखेंगे कि भाप सुधारक कैसे काम करता है।

1. ईंधन प्रोसेसर का उद्देश्य
2. भाप सुधारक
3. फ्यूल प्रोसेसर और फ्यूल सेल एक साथ कैसे काम करते हैं
4. ईंधन प्रोसेसर के नकारात्मक पहलू

ईंधन संसाधक का काम ईंधन सेल को अपेक्षाकृत शुद्ध हाइड्रोजन प्रदान करना है, ऐसे ईंधन का उपयोग करना जो आसानी से उपलब्ध हो या आसानी से परिवहन योग्य हो। ईंधन प्रोसेसर कम से कम प्रदूषण के साथ कुशल तरीके से ऐसा करने में सक्षम होना चाहिए - अन्यथा, वे पहली जगह में ईंधन सेल का उपयोग करने के लाभों को नकारते हैं।

कारों के लिए, मुख्य मुद्दा ऊर्जा भंडारण है । बड़े, भारी दबाव वाले टैंकों से बचने के लिए, एक गैस के लिए एक तरल ईंधन बेहतर होता है। कंपनियां गैसोलीन और मेथनॉल जैसे तरल ईंधन के लिए ईंधन प्रोसेसर पर काम कर रही हैं । अल्पावधि में मेथनॉल सबसे आशाजनक ईंधन है; इसे उसी तरह संग्रहीत और वितरित किया जा सकता है जैसे गैसोलीन अभी है।

घरों और स्थिर बिजली उत्पादन के लिए, प्राकृतिक गैस या प्रोपेन जैसे ईंधन को प्राथमिकता दी जाती है। कई बिजली स्टेशन और घर पहले से ही पाइपलाइन द्वारा प्राकृतिक गैस की आपूर्ति से जुड़े हुए हैं। और कुछ घर जो गैस लाइनों से जुड़े नहीं हैं, उनमें प्रोपेन टैंक हैं। तो स्थिर ईंधन कोशिकाओं में उपयोग के लिए इन ईंधनों को हाइड्रोजन में परिवर्तित करना समझ में आता है।

भाप सुधारक में मेथनॉल और प्राकृतिक गैस दोनों को हाइड्रोजन में बदला जा सकता है ।

स्टीम रिफॉर्मर दो प्रकार के होते हैं, एक रिफॉर्मिंग मेथनॉल और दूसरा रिफॉर्मिंग नेचुरल गैस ।

सुधार मेथनॉल

मेथनॉल के लिए आणविक फार्मूला है सीएच ₃ OH । सुधारक का लक्ष्य कार्बन मोनोऑक्साइड ( सीओ ) जैसे प्रदूषकों के उत्सर्जन को कम करते हुए इस अणु से जितना संभव हो उतना हाइड्रोजन ( एच ) निकालना है । प्रक्रिया तरल मेथनॉल और पानी के वाष्पीकरण के साथ शुरू होती है। इसे पूरा करने के लिए सुधार प्रक्रिया में उत्पन्न ऊष्मा का उपयोग किया जाता है। मेथनॉल और जल वाष्प के इस मिश्रण को एक गर्म कक्ष से गुजारा जाता है जिसमें एक उत्प्रेरक होता है।

के रूप में मेथनॉल अणुओं उत्प्रेरक मारा, वे कार्बन मोनोऑक्साइड (भागों में विभाजित सीओ ) और हाइड्रोजन गैस ( एच ₂ ):

जल वाष्प हाइड्रोजन गैस और ऑक्सीजन में विभाजित हो जाता है; यह ऑक्सीजन CO के साथ मिलकर CO _{2 बनाती है} । इस तरह से, बहुत कम सीओ जारी किया गया है, के रूप में इसमें से अधिकांश कं में बदल जाती है ₂ ।

प्राकृतिक गैस में सुधार

प्राकृतिक गैस, जो ज्यादातर मीथेन ( सीएच ₄ ) से बनी होती है, को इसी तरह की प्रतिक्रिया का उपयोग करके संसाधित किया जाता है। प्राकृतिक गैस में मौजूद मीथेन जलवाष्प से क्रिया करके कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाती है।

जैसा कि मेथनॉल में सुधार करते समय होता है, जल वाष्प हाइड्रोजन गैस और ऑक्सीजन में विभाजित हो जाता है, ऑक्सीजन सीओ के साथ मिलकर सीओ ₂ बनाता है ।

इनमें से कोई भी प्रतिक्रिया पूर्ण नहीं है; कुछ मेथनॉल या प्राकृतिक गैस और कार्बन मोनोऑक्साइड बिना किसी प्रतिक्रिया के इसे बनाते हैं। ऑक्सीजन की आपूर्ति के लिए थोड़ी हवा के साथ उत्प्रेरक की उपस्थिति में इन्हें जलाया जाता है। यह शेष सीओ को सीओ _{2 में} परिवर्तित करता है , और शेष मेथनॉल को सीओ ₂ और पानी में परिवर्तित करता है । किसी भी अन्य प्रदूषक, जैसे सल्फर, जो निकास धारा में हो सकता है, को साफ करने के लिए विभिन्न अन्य उपकरणों का उपयोग किया जा सकता है।

कार्बन मोनोऑक्साइड को निकास धारा से दो कारणों से समाप्त करना महत्वपूर्ण है : पहला, यदि सीओ ईंधन सेल से गुजरता है, तो ईंधन सेल का प्रदर्शन और जीवन कम हो जाता है; दूसरा, यह एक विनियमित प्रदूषक है, इसलिए कारों को केवल थोड़ी मात्रा में ही इसका उत्पादन करने की अनुमति है।

बिजली बनाने के लिए, आवश्यक विद्युत उत्पादन प्रदान करने के लिए कई प्रणालियों को एक साथ काम करना चाहिए। एक विशिष्ट प्रणाली में एक विद्युत भार (जैसे एक घर, या एक इलेक्ट्रिक मोटर ), एक ईंधन सेल और एक ईंधन प्रोसेसर शामिल होगा ।

आइए ईंधन-सेल से चलने वाली कार का मामला लें। जब आप गैस (हाइड्रोजन) पेडल पर कदम रखते हैं, तो लगभग एक ही समय में कई चीजें होती हैं:

इसी तरह की घटनाएं आपके घर में होती हैं जब आप अचानक बिजली की मांग बढ़ा देते हैं। उदाहरण के लिए, जब आपका एयर कंडीशनिंग चालू होता है, तो ईंधन सेल के बिजली उत्पादन में तेजी से वृद्धि होनी चाहिए, अन्यथा रोशनी तब तक मंद हो जाएगी जब तक कि ईंधन सेल मांग को पूरा नहीं कर लेता।

ईंधन प्रोसेसर में प्रदूषण और समग्र ईंधन दक्षता सहित कमियां भी हैं ।

प्रदूषण

हालांकि ईंधन प्रोसेसर एक आंतरिक दहन इंजन की तुलना में बहुत कम प्रदूषण पैदा करते हुए ईंधन सेल को हाइड्रोजन गैस प्रदान कर सकते हैं , फिर भी वे कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ ₂ ) की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उत्पादन करते हैं । हालांकि यह गैस एक विनियमित प्रदूषक नहीं है, लेकिन इसके ग्लोबल वार्मिंग में योगदान करने का संदेह है ।

यदि ईंधन सेल में शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो एकमात्र उपोत्पाद पानी (भाप के रूप में) होता है। कोई सीओ ₂ या किसी अन्य गैस उत्सर्जित होता है। लेकिन क्योंकि ईंधन-सेल से चलने वाली कारें जो ईंधन प्रोसेसर का उपयोग करती हैं, कार्बन मोनोऑक्साइड जैसे कम मात्रा में विनियमित प्रदूषकों का उत्सर्जन करती हैं, वे कैलिफोर्निया के उत्सर्जन कानूनों के तहत शून्य उत्सर्जन वाहन (ZEV) के रूप में योग्य नहीं होंगी । अभी, ZEV के रूप में अर्हता प्राप्त करने वाली मुख्य प्रौद्योगिकियां बैटरी से चलने वाली इलेक्ट्रिक कार और हाइड्रोजन से चलने वाली ईंधन-सेल कार हैं ।

ईंधन प्रोसेसर को इस हद तक सुधारने की कोशिश करने के बजाय कि वे कोई विनियमित प्रदूषक नहीं छोड़ेंगे, कुछ कंपनियां वाहन पर हाइड्रोजन को स्टोर करने या उत्पादन करने के नए तरीकों पर काम कर रही हैं । ओवोनिक एक धातु हाइड्राइड भंडारण उपकरण विकसित कर रहा है जो हाइड्रोजन को कुछ हद तक अवशोषित करता है जैसे स्पंज पानी को अवशोषित करता है। यह उच्च दबाव भंडारण टैंक की आवश्यकता को समाप्त करता है, और हाइड्रोजन की मात्रा को बढ़ा सकता है जिसे वाहन पर संग्रहीत किया जा सकता है।

पावरबॉल टेक्नोलॉजीज सोडियम हाइड्राइड से भरी प्लास्टिक की छोटी गेंदों का उपयोग करना चाहती है, जो पानी में खोले और गिराए जाने पर हाइड्रोजन का उत्पादन करती हैं। इस प्रतिक्रिया का उपोत्पाद, तरल सोडियम हाइड्रॉक्साइड , आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला औद्योगिक रसायन है।

दक्षता

ईंधन प्रोसेसर का एक और नकारात्मक पहलू यह है कि यह ईंधन-सेल कार की समग्र दक्षता को कम करता है। हाइड्रोजन को विभाजित करने वाली प्रतिक्रियाओं की सहायता के लिए ईंधन प्रोसेसर गर्मी और दबाव का उपयोग करता है। उपयोग किए जाने वाले ईंधन के प्रकार, और ईंधन सेल और ईंधन प्रोसेसर की दक्षता के आधार पर, पारंपरिक गैसोलीन से चलने वाली कारों की दक्षता में सुधार काफी कम हो सकता है। ईंधन-सेल से चलने वाली कार, गैसोलीन से चलने वाली कार और इलेक्ट्रिक कार की क्षमता की यह तुलना देखें ।

अधिक जानकारी के लिए, अगले पृष्ठ पर दिए गए लिंक देखें।

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