5 हाइड्रोजन दहन इंजन जो मानक को तोड़ने वाले हैं

हाइड्रोजन दहन सबसे आशाजनक ईंधन विकल्पों में से एक के रूप में उभरा है, जो महत्वपूर्ण पर्यावरणीय मूल्य और प्रदर्शन प्रदान करता है। डिजाइन स्तर पर, ये इंजन चार दशकों से अधिक पुराने हैं।

1970 में, आविष्कारक पॉल डिएजेस ने एक संशोधन का पेटेंट किया जिसने गैस-चालित आंतरिक दहन इंजनों को हाइड्रोजन पर चलाने में सक्षम बनाया। तब से, इस तकनीक ने वाहनों, कारों और बसों को शक्ति प्रदान करने की क्षमता में काफी प्रगति की है। इसकी संभावनाएँ इतनी बड़ी हैं कि भविष्य के वाणिज्यिक विमान भी हाइड्रोजन को अपना मुख्य ईंधन बना सकते हैं।

हाइड्रोजन दहन इंजनों में, तरल या गैसीय हाइड्रोजन संशोधित गैस टर्बाइन इंजन में जलता है जिससे थ्रस्ट उत्पन्न होता है। यह प्रक्रिया पारंपरिक आंतरिक दहन को प्रतिबिंबित करती है, लेकिन हाइड्रोजन फॉसिल ईंधन की जगह लेता है।

इसके बढ़ते उपयोग और महत्व के साथ, यह अनुमान लगाना आम हो गया है कि कौन सा HCE सबसे रोमांचक भविष्य रखता है। अगले भागों में, हम पाँच हाइड्रोजन दहन इंजनों को देखेंगे जो सभी मानक को तोड़ने के लिए तैयार हैं।

Cummins 15-लीटर हाइड्रोजन इंजन

Cummins का 15-लीटर इंजन प्लेटफ़ॉर्म, जिसे हम चर्चा करेंगे, मूल रूप से ईंधन-निर्धारित नहीं है। यह हाइड्रोजन, प्राकृतिक गैस और डीज़ल के साथ संगत है। लेकिन जब हाइड्रोजन के साथ उपयोग किया जाता है, तो यह वास्तव में मानक को तोड़ सकता है, अपनी कम‑से‑शून्य कार्बन ईंधन क्षमता की सर्वोत्तम संस्करण बनकर और भारी‑ड्यूटी ऑफ‑हाइवे अनुप्रयोगों के डिकार्बोनाइजेशन को इष्टतम स्तर तक तेज़ कर सकता है। 

इसके विशेषता के बारे में बात करते हुए, एंटोनियो लेइटाओ, Cummins के ग्लोबल ऑफ‑हाइवे इंजन बिजनेस के उपाध्यक्ष, ने निम्नलिखित कहा:

“Cummins का नया प्लेटफ़ॉर्म आंतरिक दहन को एक नए स्तर पर ले जाता है, जो भविष्य के अल्ट्रा‑लो एमिशन मानकों, जैसे EPA Tier 5 और EU Stage 6, को पूरा करने में सक्षम है, साथ ही कम‑से‑शून्य कार्बन ईंधन क्षमता के साथ निर्माण और खनन साइटों को डिकार्बोनाइजेशन की कम लागत वाली राह पर ले जाता है। 15-लीटर में शक्ति घनत्व में महत्वपूर्ण वृद्धि है और अधिक कॉम्पैक्ट इंस्टॉलेशन एन्क्लोज़र प्रदान करता है, जिससे उपकरण निर्माताओं को अपने मशीनों के साथ अधिक करने की क्षमता मिलती है।”

यदि हम हाइड्रोजन इंजन के विशिष्ट मामले पर चर्चा करें, तो यह सीधे‑इंजेक्शन, लीन‑बर्न दहन के साथ 400‑से‑530 hp (298‑395 kW) की रेटिंग और 2600 N·m का पीक टॉर्क प्रदान करता है। शून्य‑कार्बन ग्रीन हाइड्रोजन से शक्ति प्राप्त करते हुए, यह 700‑बार दबाव वाले उच्च‑क्षमता ईंधन भंडारण प्रणाली का उपयोग कर सकता है जिससे पुनः ईंधन भरने के बीच अधिकतम संचालन घंटे मिलते हैं। 

इस संस्करण के 2027 तक पूर्ण उत्पादन में आने की उम्मीद है। कंपनी इन इंजनों को 15‑लीटर और 6.7‑लीटर विस्थापन के साथ उत्पादन करेगी। 

इंजन को उसके शुरुआती दिनों से ही उद्योग के हितधारकों से मान्यता मिल रही है। जनवरी 2022 में, Werner Enterprises (WERN ) (Nasdaq: WERN), एक प्रमुख परिवहन और लॉजिस्टिक्स प्रदाता, ने अपने वाहनों में Cummins के 15‑लीटर हाइड्रोजन आंतरिक दहन इंजनों को मान्य करने और एकीकृत करने का निर्णय लिया।

Cummins ने अपने चौथे तिमाही और पूर्ण वर्ष 2023 के परिणामों की रिपोर्ट की 6 फरवरी, 2024 को। चौथे तिमाही 2023 की आय $8.5 बिलियन थी, जो 2022 के समान तिमाही से 10% बढ़ी, जबकि पूर्ण वर्ष 2023 की आय $34.1 बिलियन थी, जो 2022 से 21% अधिक है।

Yamaha के 5.0-लीटर V8 100% हाइड्रोजन‑पावर्ड इंजन Toyota के लिए

Toyota Motor Corporation (TM ) ने Yamaha Motor को भविष्य केहाइड्रोजन इंजन विकसित करने का आदेश दिया। पाँच कंपनियों—Kawasaki Heavy Industries, Subaru Corporation, Toyota Motor Corporation, Mazda Motor Corporation, और Yamaha Motor—ने कार्बन न्यूट्रैलिटी के अनुकूल आंतरिक दहन इंजनों के लिए ईंधन विकल्पों की सीमा का अन्वेषण और विस्तार करने हेतु सहयोगात्मक अनुसंधान करने का निर्णय लिया।

विकास के बारे में बात करते हुए, Yamaha Motor के अध्यक्ष योशिहिरो हिदाका ने कहा:

“हाइड्रोजन इंजन कार्बन‑न्यूट्रल होने की क्षमता रखते हैं, जबकि हमारे आंतरिक दहन इंजन के प्रति जुनून को जीवित रखते हैं। विभिन्न कॉर्पोरेट संस्कृतियों और विशेषज्ञता वाले कंपनियों के साथ साझेदारी करना, और हमारे साझेदारों की संख्या बढ़ाना, वह तरीका है जिससे हम भविष्य की दिशा में अग्रसर होना चाहते हैं।”

इंजन के अनावरण कार्यक्रम में, 5.0‑लीटर V8 को Lexus RC F लक्ज़री स्पोर्ट कूपे के 5.0‑लीटर इंजन पर आधारित दिखाया गया, जिसमें इंजेक्टर्स, सिलिंडर हेड, इंटेक मैनिफोल्ड आदि में संशोधन किया गया। यह इंजन 6,800 rpm पर अधिकतम 450 hp और 3,600 rpm पर 540 Nm टॉर्क प्रदान कर सकता है। हाई‑परफॉर्मेंस5.0‑लीटर 90‑डिग्री V8 DOHC 32‑वाल्व इंजन को Yamaha ने हाइड्रोजन उपयोग के लिए परिवर्तित किया। 

2023 की वार्षिक रिपोर्ट के अनुसार, Yamaha ने समूह‑व्यापी समेकित राजस्व के रूप में 451.4 बिलियन येन और कोर ऑपरेटिंग प्रॉफिट के रूप में 45.9 बिलियन येन दर्ज किया।

BMW iX5 हाइड्रोजन के लिए इंजन 

BMW ने 2023 से अपने भविष्य के वाहन का परीक्षण किया है। 45°C तक के तापमान, रेत, धूल, विभिन्न ढलान और बदलते आर्द्रता स्तरों सहित, कंपनी ने सबका परीक्षण किया है। कंपनी ने यह भी पाया है कि इसका हाइड्रोजन फ्यूल सेल तकनीक अत्यधिक शून्य‑डिग्री तापमान में दैनिक उपयोग के लिए उपयुक्त है। 

विशिष्टताओं के संदर्भ में, BMW iX5 Hydrogen का फ्यूल‑सेल सिस्टम लगातार 125 kW/170 hp की उच्च आउटपुट प्रदान कर सकता है। 

Toyota Motor Corporation को BMW समूह के लिए व्यक्तिगत सेल्स का निर्माण करने का आदेश दिया गया है। BMW समूह प्लांट, लैंडशुट, स्टैक के केसिंग का निर्माण करता है, जो दो‑चरणीय निर्माण प्रक्रिया में दूसरा चरण है। पहला चरण सेल्स को स्टैक करने और अन्य घटकों को फिट करने का है। 

125 kW/170 hp का प्रदर्शन देने वाले फ्यूल सेल्स BMW समूह की Gen‑5 श्रृंखला की eDrive तकनीकों और विशेष रूप से विकसित बैटरी के संयोजन से आते हैं। जब इन्हें मिलाया जाता है, तो सेट‑अप 285 kW/401 hp तक की आउटपुट प्रदान कर सकता है। 

BMW समूह ने समर्पित हाइड्रोजन घटकों के विकास की भी जिम्मेदारी ली है, जिसमें टरबाइन वाला हाई‑रेज़ोल्यूशन कंप्रेसर और हाई‑वोल्टेज कूलेंट पंप शामिल हैं। फ्यूल सेल का आंतरिक तंत्र टैंकों से हाइड्रोजन को वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया कर विद्युत उत्पन्न करता है जो मोटर को शक्ति देता है। BMW iX5 Hydrogen में मौजूद दो टैंक कुल 6 किग्रा गैस रख सकते हैं और WLTP चक्र में 504 किमी की रेंज प्रदान करते हैं। 

BMW समूह iX5 इंजन को रिफ्यूलिंग के भविष्य के रूप में मानता है क्योंकि हाइड्रोजन रिफ्यूलिंग बैटरी‑इलेक्ट्रिक कार की रिचार्जिंग से तेज़ है। 

BMW का हाइड्रोजन के साथ संबंध समग्र रहा है। समूह प्लांट लॉजिस्टिक्स ने 2013 से गैस का उपयोग किया है। यह वही कंपनी थी जिसने जर्मनी के पहले इनडोर हाइड्रोजन स्टेशन को लेइपज़िग प्लांट में स्थापित किया। प्लांट लेइपज़िग के पेंटशॉप ने भी वाहन उत्पादन में हाइड्रोजन के उपयोग को पायलट करने में भाग लिया है।

2023 में,BMW समूह ने लगभग 155.5 बिलियन यूरो की वार्षिक आय की रिपोर्ट की, जो 2022 के लगभग 143 बिलियन यूरो से 9% अधिक है। 

Volvo के हाइड्रोजन दहन इंजन हाई‑प्रेशर डायरेक्ट इंजेक्शन (HPDI) तकनीक के साथ

Volvo ट्रकों में आने वाला हाइड्रोजन दहन इंजन हाई‑प्रेशर डायरेक्ट इंजेक्शन (HPDI) तकनीक रखेगा, जिसका अर्थ है कि कम मात्रा में इग्निशन ईंधन, उच्च दबाव के साथ इंजेक्ट किया जाता है, जिससे हाइड्रोजन जोड़ने से पहले ही संपीड़न इग्निशन संभव हो जाता है। इस तकनीक के कई लाभों में से एक यह है कि यह कम ईंधन खपत के साथ उच्च ऊर्जा दक्षता बनाए रखती है। यह सुनिश्चित करता है कि इंजन शक्ति प्रक्रिया में समझौता न हो। 

Volvo समूह ने पहले ही Westport Fuel Systems (WPRT ) के साथ HPDI तकनीक का उपयोग करने के लिए एक संयुक्त उद्यम स्थापित करने के लिए समझौता किया है, जो 2024 की दूसरी तिमाही में संचालन शुरू करने की उम्मीद है। 

Volvo के हाइड्रोजन इंजनों की रणनीति को विस्तार से बताते हुए, Volvo Trucks के हेड ऑफ प्रोडक्ट मैनेजमेंट और क्वालिटी, Jan Hjelmgren ने निम्नलिखित कहा,  

“ट्रक, जहाँ पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन बना रहता है लेकिन हाइड्रोजन पर चलता है, हमारी डीज़ल ट्रकों के समान प्रदर्शन और विश्वसनीयता रखेंगे, लेकिन संभावित शून्य‑शुद्ध CO2 उत्सर्जन के अतिरिक्त लाभ के साथ। वे हमारे बैटरी‑इलेक्ट्रिक ट्रकों के लिए एक मूल्यवान पूरक होंगे, जो कई वर्षों से बाजार में हैं।”

हाइड्रोजन दहन इंजन वाले Volvo ट्रकों के साथ ग्राहक परीक्षण 2026 में शुरू होंगे, और ट्रक इस दशक के अंत तक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो जाएंगे। 

HPDI तकनीक एक परिवर्तनकारी जोड़ है कि हमारे परिवहन प्रणाली भविष्य में कैसे काम करेंगे। यह यूरो 7 और यूएस EPA के नियामक आवश्यकताओं को पूरा करने की चुनौतियों को संबोधित करती है, जो वैश्विक स्तर पर ट्रकिंग और ऑफ‑रोड उपकरण निर्माताओं के लिए है।

ड्युअल कॉन्सेंट्रिक नीडल डिजाइन वाला इंजेक्टर CO2 उत्सर्जन में 97% की कमी कर सकता है। इसलिए इस तकनीक पर चलने वाले ट्रकों को नई EU CO2 उत्सर्जन मानकों के तहत “शून्य उत्सर्जन वाहन” वर्गीकृत किया जा सकता है। इंजन बहुत कम नाइट्रोजन ऑक्साइड और कण भी उत्पन्न करेंगे। 

2023 में, Volvo समूह की मुद्रा‑समायोजित शुद्ध बिक्री 11% बढ़कर SEK 552.8 बिलियन हुई, और उसका समायोजित ऑपरेटिंग आय SEK 77.6 बिलियन तक सुधरी।

हाल ही में हाइड्रोजन को ऊर्जा स्रोत के रूप में अधिक आकर्षक बनाने वाले कारणों को जानने के लिए यहाँ क्लिक करें।

Kia और Hyundai के सहयोग से विकसित हाइड्रोजन दहन इंजन

एक नवीनतम कदम जो अग्रणी साबित हो सकता है, Kia और Hyundai, दो कोरियाई ऑटोमोबाइल दिग्गज, ने हाइड्रोजन दहन इंजन डिजाइन करने के लिए साझेदारी की है। यह इंजन 2025 तक पैसेंजर कारों के लिए तैयार हो सकता है। 

रिपोर्ट्स सुझाव देती हैं कि यह इंजन संभावित रूप से अब तक हाइड्रोजन इंजनों द्वारा सामना किए गए टिकाऊपन और बड़े‑पैमाने पर व्यवहार्यता की सभी समस्याओं को हल कर सकता है। प्रोटोटाइप 180‑200 हॉर्सपावर 2‑लीटर हाइड्रोजन इंजन का है, जिसका टॉर्क और पावर कर्व समान आकार के गैसोलीन इंजनों के बराबर है। लाभ यह है कि हाइड्रोजन इंजन ईंधन खपत के मामले में बहुत बेहतर प्रदर्शन करता है। इंजन 30 बार दबाव पर हाइड्रोजन को दहन कक्ष में मिलाकर उच्च थर्मल दक्षता बनाए रख सकता है।

इंजन के उत्पादन को बढ़ाने के लिए, Hyundai और Kia ने भी साझेदारियाँ स्थापित की हैं कई विक्रेताओं के साथ। उदाहरण के लिए, उन्होंने Next Hydrogen Corporation, एक कनाडाई कंपनी जो जल विद्युत अपघटन तकनीक में विशेषज्ञ है, के साथ समझौता ज्ञापन पर हस्ताक्षर किए हैं। अल्कलाइन जल विद्युत अपघटन प्रणाली का विकास Hyundai और Kia के लिए स्वच्छ हाइड्रोजन की कीमत प्रतिस्पर्धा को सुधार देगा।

कंपनी ने भी एक समझौता किया है W. L. Gore & Associates (Gore) के साथ, हाइड्रोजन फ्यूल सेल सिस्टम के लिए उन्नत पॉलीमर इलेक्ट्रोलाइट मेम्ब्रेन (PEM) को संयुक्त रूप से विकसित करने के लिए। PEM फ्यूल सेल में इलेक्ट्रोड के बीच प्रोटॉनों के स्थानांतरण को सुविधाजनक बनाता है। क्योंकि PEM आने वाले हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के सीधे संयोजन को रोकता है, इसलिए प्रोटॉनों का चयनात्मक संचरण होता है, और इसके परिणामस्वरूप एक विद्युत धारा उत्पन्न होती है जो वाहन को शक्ति देती है।

Hyundai Motor Company और Kia Corporation में बैटरी विकास और हाइड्रोजन एवं फ्यूल सेल विकास के प्रमुख, चांग ह्वान किम के अनुसार:

“हम Gore के साथ अपनी साझेदारी के अगले अध्याय में प्रवेश कर रहे हैं। 15 वर्षों के सहयोग का लाभ उठाते हुए, हम उन्नत फ्यूल सेल तकनीक प्राप्त करेंगे और फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहन बाजार में अग्रणी बनेंगे, जिससे सतत भविष्य की दिशा में गति तेज़ होगी।”

वित्तीय वर्ष 2023 के लिए, Hyundai ने 162,664 बिलियन KRW की वार्षिक आय दर्ज की, जो 2022 की 142,152 बिलियन KRW से 14% से अधिक बढ़ी। 2023 में, Kia ने 99,808,420 मिलियन KRW की आय दर्ज की।

हाइड्रोजन दहन इंजनों का भविष्य पहले से अधिक आशाजनक दिखता है

पैसेंजर वाहनों से लेकर ट्रकों तक, सभी प्रमुख वैश्विक ऑटो निर्माताओं ने हाइड्रोजन दहन इंजनों को कार्बन‑न्यूट्रल, सतत, हरे भविष्य के लिए सबसे अच्छा विकल्प बनाने हेतु जितना संभव हो उतना संसाधन और अनुसंधान निवेश किया है। 

स्वच्छ पर्यावरण प्रदान करने के अलावा, ये इंजन कई अन्य पहलुओं में भी श्रेष्ठ हैं। उदाहरण के लिए, वे इलेक्ट्रिक वाहनों में सामान्य रूप से पाए जाने वाले भारी बैटरी पैक की आवश्यकता को समाप्त कर देते हैं। हाइड्रोजन‑से‑बिजली रूपांतरण स्टैक कॉम्पैक्ट और लिथियम‑आयन बैटरी की तुलना में हल्का है, जबकि समान रेंज वाले पावरट्रेन के साथ। हाइड्रोजन दहन इंजन को रिफ्यूल करने में केवल 3 से 5 मिनट लगते हैं, और इसकी ऊर्जा घनत्व बैटरियों की तुलना में कम से कम 3 गुना अधिक है, जबकि एक बार भरने पर यह अधिकांश EVs की तुलना में 2‑3 गुना अधिक दूरी तय कर सकता है।

यहाँ, हमें इस श्रेणी के लगभग सभी प्रमुख इंजन प्रकारों को देखना संभव हुआ जो मानक को तोड़ने वाले हैं। भविष्य में ऐसे अधिक अत्याधुनिक नवाचारों से भरपूर होने की उम्मीद है।

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