क्या हाइड्रोजन फ़्यूल सेल्स EVs का भविष्य हैं?

उत्तरी अमेरिका में बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों (BEVs) को अपनाने में कुछ अड़चनें सामने आई हैं।  कम पुनर्विक्रय मूल्य, महंगे मरम्मत खर्च, और धीमी बुनियादी ढाँचा, बिक्री में उल्लेखनीय गिरावट – स्पष्ट रूप से।  यहाँ तक कि बड़े किराया कंपनियों जैसे Hertz ने भी अपने बड़े हिस्से के EVs को बेचने का फैसला किया, और फिर से अपने आंतरिक दहन इंजन (ICE) वाले वाहनों की ओर लौट आए हैं।

हालाँकि यह सच हो सकता है, यह सोचना पागलपन होगा कि आंतरिक दहन इंजन (ICE) जैसी सर्वव्यापी तकनीक से दूर जाना सहजता से हो जाएगा। हमेशा बाधाएँ आएँगी, और हमेशा EVs के लाभों के बारे में वैध प्रश्न उठेंगे।

अंततः, EVs की ओर बदलाव केवल कुछ लोगों की इच्छा नहीं है; यह जलवायु परिवर्तन के खिलाफ लड़ाई में कई लोगों की आवश्यकता है। यदि वर्तमान पीढ़ी के EVs इस कार्य के योग्य नहीं हैं, तो हमारे पास कौन से विकल्प हैं? कई लोगों के लिए उत्तर वही है जिस पर कई वर्षों से विचार किया जा रहा है और हाल ही में महत्वपूर्ण प्रगति देखी गई है – हाइड्रोजन इलेक्ट्रिक वाहन (HEVs)।

हाइड्रोजन फ़्यूल सेल्स की टिकाऊपन में सुधार

हाल ही में अध्ययन¹ में, हार्वर्ड और इंचॉन नेशनल यूनिवर्सिटीज़ के वैज्ञानिकों की संयुक्त टीम ने हाइड्रोजन फ़्यूल सेल्स बनाने के एक नए दृष्टिकोण का विवरण दिया, जिससे टिकाऊपन और आयु दोनों में सुधार होगा।

विशेष रूप से, अध्ययन ने “नाफ़ियन और पर्फ्लुओरोपॉलीइथर (PFPE) के इंटरपेनिट्रेटिंग नेटवर्क से बनी थकान-प्रतिरोधी इलेक्ट्रोलाइट मेम्ब्रेन की श्रेणी” के विकास को देखा। उपयोग करने पर यह उल्लेख किया गया कि सामान्य थकान, जो फ़्यूल सेल्स के नियमित उपयोग के दौरान तनाव फ्रैक्चर के रूप में प्रकट होती है, को काफी हद तक कम किया जा सकता है।

फ़्यूल सेल के भीतर इलेक्ट्रोलाइट मेम्ब्रेन में इस सामग्री को सम्मिलित करके, अध्ययन ने दिखाया कि यह “…थकान सीमा को 175% तक बढ़ाता है और फ़्यूल सेल की आयु को 1.7 गुना बढ़ाता है। अतिरिक्त रूप से, बिना संशोधित नाफ़ियन मेम्ब्रेन की आयु 242 घंटे है, जबकि मिश्रित मेम्ब्रेन की आयु 410 घंटे पाई गई है।”

हालांकि टीम ने नोट किया कि इस सामग्री के परिचय से फ़्यूल सेल्स के प्रदर्शन में थोड़ा गिरावट आई, लेकिन टिकाऊपन/आयु में आश्चर्यजनक सुधार स्पष्ट रूप से एक सार्थक समझौता है। आगे बढ़ते हुए, यदि हाइड्रोजन फ़्यूल सेल्स को EV सेक्टर में बैटरी पैक के विकल्प के रूप में देखा जाता है, तो ऐसे ही उन्नतियों की आवश्यकता होगी। हालांकि, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि सबसे अच्छी तकनीक हमेशा जीत नहीं पाती। प्रथम-चालक का लाभ वास्तविक है, और बैटरी-चालित EVs स्पष्ट रूप से आगे हैं, हालिया बाजार मंदी के बावजूद।

हाइड्रोजन इलेक्ट्रिक वाहन (HEVs) क्या हैं?

एक इलेक्ट्रिक वाहन वह है जो ईंधन को दहन करके चलने वाले इंजन के बजाय बिजली से चलने वाले मोटरों पर निर्भर करता है। वर्तमान में, अधिकांश इलेक्ट्रिक वाहन भारी बैटरी पैक्स का उपयोग करके इन मोटरों को शक्ति प्रदान करने के लिए बिजली संग्रहीत और वितरित करते हैं। जैसा कि उल्लेख किया गया, EVs का एक अन्य दृष्टिकोण है जो लोकप्रियता प्राप्त कर रहा है – हाइड्रोजन फ़्यूल सेल्स।

हाइड्रोजन इलेक्ट्रिक वाहन (HEVs), जिन्हें कभी-कभी फ़्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहन (FCEVs) भी कहा जाता है, में मोटर(ओं) को शक्ति प्रदान करने के लिए आवश्यक बिजली एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया के माध्यम से प्राप्त होती है, जिसमें हाइड्रोजन, जो तरल या संपीड़ित गैस के रूप में संग्रहीत होता है, प्रोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित हो जाता है। पूरी प्रक्रिया इस प्रकार कार्य करती है:

1. उच्च दबाव वाले टैंक में संग्रहीत हाइड्रोजन को आवश्यकता पर फ़्यूल सेल में जारी किया जाता है।
2. फ़्यूल सेल में प्रवेश किया हुआ हाइड्रोजन प्रोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित हो जाता है।
3. इलेक्ट्रॉनों का उपयोग मोटरों को शक्ति देने के लिए किया जाता है, जो फिर पहियों को चलाते हैं।
4. प्रोटॉन वायु में ऑक्सीजन के साथ मिलते हैं, जिससे दो उप-उत्पाद बनते हैं: गर्मी और जल वाष्प।

रोचक बात यह है कि कुछ चयनित हाइब्रिड HEVs छोटे बैटरी पैक का उपयोग करके पुनर्जनन ब्रेकिंग के माध्यम से खोई हुई ऊर्जा को पकड़ते हैं, जिससे दोनों तकनीकों के सर्वश्रेष्ठ को मिलाया जाता है।

हाइड्रोजन का आकर्षण क्या है?

उत्पादन और भंडारण: बैटरी पैक्स आमतौर पर बड़े, आक्रामक खनन कार्यों से प्राप्त सामग्री से बनते हैं जो पृथ्वी को नुकसान पहुंचाते हैं, जिससे यह धारणा कमजोर होती है कि उनका उपयोग पर्यावरण के लिए अच्छा है। दूसरी ओर, हाइड्रोजन को सतत इलेक्ट्रोलिसिस जैसी विधियों से या संभावित प्राकृतिक रूप से मौजूद भंडार से प्राप्त किया जा सकता है।

इसके अतिरिक्त, हाइड्रोजन को आसानी से तरल में संपीड़ित किया जा सकता है और बड़ी मात्रा में बिना किसी समस्या के परिवहन किया जा सकता है। इसे निर्माण बिंदु से ट्रांसमिशन लाइनों की आवश्यकता नहीं होती, जिससे प्रक्रिया अधिक लचीली बनती है।

प्रदर्शन: प्रदर्शन के दृष्टिकोण से, HEVs और BEVs के बीच बड़ा अंतर नहीं है। दोनों प्रकार के वाहन मोटरों का उपयोग करके अपने ड्राइवव्हील्स को शक्ति प्रदान करते हैं, जिसका अर्थ है कि दोनों को इस तकनीक के साथ जुड़े त्वरित टॉर्क और आउटपुट से लाभ मिलेगा।

उत्सर्जन: उत्सर्जन के मामले में, हाइड्रोजन संभवतः बेहतर है। जबकि यह तकनीकी रूप से एक द्वितीयक उत्सर्जक है, इसमें केवल जल वाष्प टेलपाइप से निकलता है। वहीं, BEVs में बिल्कुल कोई उत्सर्जन नहीं है। हाइड्रोजन का मुख्य अंतर उसके निर्माण प्रक्रिया में है, क्योंकि बैटरी पैक्स को बनाने के लिए व्यापक खनन की आवश्यकता होती है, जो पृथ्वी को नुकसान पहुंचाता है।

रिफ्यूलिंग: रिफ्यूलिंग हाइड्रोजन का सबसे बड़ा आकर्षण है, क्योंकि यह वह कारक है जिससे अंतिम उपयोगकर्ता नियमित रूप से सीधे निपटेंगे। जबकि BEVs को आमतौर पर लंबा चार्ज समय और विशेष बुनियादी ढाँचा चाहिए, HEVs को सामान्य गैस/डिज़ल वाहन की तरह जल्दी रिफ्यूल किया जा सकता है।

रेंज: हालांकि बैटरी तकनीक में सुधार हो रहा है, एक BEV को पारंपरिक ICE जितनी रेंज देने के लिए बड़े बैटरी पैक की आवश्यकता होती है। इससे चार्ज समय बढ़ता है, पर्यावरणीय पदचिह्न बढ़ता है, और वजन के कारण दक्षता में हानि होती है। दूसरी ओर, हाइड्रोजन आमतौर पर ICE के समान रेंज प्रदान करता है, जिससे रेंज एंग्जायटी पूरी तरह समाप्त हो जाती है।

ठंडे जलवायु: BEV मालिकों को झेलनी पड़ने वाली रेंज एंग्जायटी का एक हिस्सा क्षेत्र पर निर्भर करता है। बहुत कम स्थानों में BEV के लिए आदर्श जलवायु स्थितियाँ होती हैं, जिससे कई ग्राहकों की रेंज में काफी कमी आती है। जबकि हाइड्रोजन ठंडे मौसम में कुछ रेंज खोता है, यह उतना नाटकीय नहीं है, जिससे यह कई लोगों के लिए अधिक आकर्षक विकल्प बनता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, कई महत्वपूर्ण क्षेत्रों में HEVs अपने बैटरी पैक संस्करणों से बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं। जहाँ वे पीछे पड़ते हैं, वह जटिलता, मौजूदा रिफ्यूलिंग बुनियादी ढाँचे को पुनः स्थापित करने की आवश्यकता, और सॉलिड-स्टेट बैटरियों की संभावित उपस्थिति है।

हाइड्रोजन समाधान विकसित करने वाले उद्योग खिलाड़ी

EV उद्योग अभी कुछ बाधाओं का सामना कर रहा हो सकता है, लेकिन यह स्पष्ट है कि वे परिवहन का भविष्य हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि EVs किस रूप में आएँगे। क्या वे बैटरी-चालित होंगे? या वे हाइड्रोजन फ़्यूल सेल्स पर निर्भर करेंगे? नीचे दी गई दो कंपनियाँ बाद वाले विकल्प पर भरोसा कर रही हैं और पहले ही ऐसे भविष्य की योजना बना रही हैं।

*नीचे प्रदान किए गए आंकड़े लेखन के समय सटीक थे और परिवर्तन के अधीन हो सकते हैं। किसी भी संभावित निवेशक को मेट्रिक्स की पुष्टि करनी चाहिए*

1. Toyota

दुनिया की सबसे बड़ी ऑटोमोबाइल निर्माता होने के नाते, यह आश्चर्यजनक नहीं है कि टोयोटा ने HEVs के क्षेत्र में कदम रखा है। दिलचस्प बात यह है कि जबकि कंपनी सक्रिय रूप से सॉलिड-स्टेट बैटरी समाधान विकसित कर रही है, टोयोटा ने आज के बैटरी EVs के खिलाफ रुख अपनाया है। इसके बजाय, टोयोटा ने स्पष्ट किया है कि वह मानता है कि भविष्य HEVs और यहाँ तक कि हाइड्रोजन दहन इंजनों के साथ उज्ज्वल है।

विशेष रूप से, टोयोटा ने 1992 में HEV तकनीक का विकास शुरू किया, और ‘मिराई’ को जारी किया – एक सेडान जो 5 मिनट में रिफ्यूल, 650 किमी रेंज, और शून्य हानिकारक उत्सर्जन का दावा करता है।

2. Plug Power

PLUG मूल्य चार्ट

प्लग पावर इंक., जिसकी स्थापना 1997 में हुई और मुख्यालय लेथम, न्यूयॉर्क में स्थित है, हाइड्रोजन फ़्यूल सेल तकनीक को आगे बढ़ाने में एक प्रमुख खिलाड़ी बना हुआ है। उल्लेखनीय है कि प्लग पावर केवल कारों और ट्रकों पर ही नहीं, बल्कि छोटे इंस्टॉलेशन के लिए भी ऐसे सिस्टम डिजाइन और निर्मित करता है जो इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग करते हैं।

हाल के वर्षों में, प्लग पावर ने सामग्री हैंडलिंग के लिए फ़्यूल सेल्स से परे अपना फोकस विस्तारित किया है और व्यापक बाजारों को लक्षित करना शुरू किया है। इसमें स्थिर शक्ति प्रणालियाँ, डिलीवरी वाहन बेड़े, और यहाँ तक कि विमानन में संभावित अनुप्रयोग शामिल हैं। कंपनी के रणनीतिक अधिग्रहण, जैसे यूनाइटेड हाइड्रोजन और गिनर ELX का अधिग्रहण, हाइड्रोजन उत्पादन, लिक्विफिकेशन और वितरण में उसकी क्षमताओं को बढ़ाकर हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में उसकी स्थिति को और मजबूत किया है।

अंतिम शब्द

बैटरी EVs के ठोकर खाने के साथ, संभावित विकल्पों पर अधिक ध्यान दिया जा रहा है। वर्तमान में, हाइड्रोजन समाधान अग्रणी हैं, और यद्यपि पहली नज़र में इस तकनीक को खारिज करना आसान हो सकता है, याद रखें कि केवल टोयोटा ही हाइड्रोजन को आगे नहीं बढ़ा रहा है। होंडा, GM, हुंडई आदि जैसी कंपनियों के साथ साझेदारी और हाइड्रोजन समाधान का विकास पहले से ही मौजूद है।

हर दिन सतत रूप से प्राप्त हाइड्रोजन की पहुंच बढ़ने के साथ, EVs का भविष्य कई लोगों की कल्पना से थोड़ा अलग दिख सकता है।

संदर्भित अध्ययन:

^{1. Kim, Y., Zhang, J., Lim, H., Jang, W., Kim, D. Y., Lee, W. Y., Choi, W., Kim, D. J., Lee, S. H., Jeong, S. K., Park, J. H., Park, S., & Kim, J. Y. (2024). टिकाऊ पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट मेम्ब्रेन फ़्यूल सेल्स के लिए थकान-प्रतिरोधी इलेक्ट्रोलाइट मेम्ब्रेन। Advanced Materials, 36(24), 2308288. https://doi.org/10.1002/adma.202308288}