क्यों हाइड्रोजन अभी भी भविष्य का ईंधन हो सकता है

हाइड्रोजन को लंबे समय से भविष्य का संभावित ईंधन माना जाता है। कुछ उपयोगों में यह जीवाश्म ईंधनों की जगह ले सकता है, चाहे ईंधन सेल में हो या इसके लिए बनाए गए आंतरिक दहन इंजन में। जलवायु लाभ इस बात पर भी निर्भर करता है कि हाइड्रोजन कैसे बनाया और पहुँचाया जाता है। प्राकृतिक हाइड्रोजन और पुराने तेल क्षेत्रों में जैविक उत्पादन पर शोध भविष्य में आपूर्ति के नए रास्ते खोल सकता है।

हाइड्रोजन तकनीक विकसित करने वाली कंपनियाँ

नीचे दी गई कंपनियाँ हाइड्रोजन ईंधन सेल तथा उत्पादन और वाहन प्रणोदन से जुड़ी तकनीक विकसित करती हैं। Cummins हाइड्रोजन से चलने वाले आंतरिक दहन इंजन पर भी काम करती है।

Cummins Inc. (NYSE: CMI)

1919 में स्थापित Cummins Inc. (CMI ) का मुख्यालय कोलंबस, इंडियाना में है। कंपनी इंजन और ऊर्जा प्रणालियों की अंतरराष्ट्रीय आपूर्तिकर्ता है। यह डीज़ल और वैकल्पिक ईंधन इंजन, इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड पावरट्रेन तथा संबंधित पुर्ज़ों का डिज़ाइन, निर्माण, बिक्री और रखरखाव करती है। 2023 में इसके पाँच व्यावसायिक खंड Engine, Distribution, Components, Power Systems और Accelera थे; Accelera का पिछला नाम New Power था।

Cummins ने अधिक टिकाऊ ऊर्जा तकनीकों में अपनी गतिविधियाँ बढ़ाई हैं, जिनमें हाइड्रोजन भी शामिल है। मार्च 2023 में New Power खंड को Accelera by Cummins ब्रांड दिया गया। यह इलेक्ट्रिक पावरट्रेन, बैटरी, ईंधन सेल और हाइड्रोजन उत्पादन के लिए इलेक्ट्रोलाइज़र पर केंद्रित था।

2019 में Hydrogenics Corporation का अधिग्रहण एक महत्वपूर्ण कदम था। इससे Cummins की ईंधन सेल और हाइड्रोजन उत्पादन तकनीक तथा विशेषज्ञता मजबूत हुई।

रणनीतिक साझेदारियों और निवेश के माध्यम से Cummins अपनी स्थिति मजबूत कर रही है। हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में कंपनी ऊर्जा और प्रणोदन प्रणालियों तथा पुर्ज़ों के अपने अनुभव का उपयोग करती है, ताकि संबंधित उपयोगों में स्थिरता और उत्सर्जन में कमी को बढ़ावा मिले।

मूल विश्लेषण में बाज़ार पूँजीकरण: 3,434 करोड़ अमेरिकी डॉलर

मूल्य-आय अनुपात (P/E): 13.73

प्रति शेयर आय (EPS): 17.74 अमेरिकी डॉलर

ये Cummins (CMI) के लिए 2023 के मूल लेख में दिए गए आँकड़े थे। उस विश्लेषण में तत्कालीन विश्लेषक राय को मुख्यतः खरीद की सलाह बताया गया था।

Plug Power Inc. (NASDAQ: PLUG)

1997 में स्थापित Plug Power Inc. (PLUG ) का मुख्यालय लैथम, न्यूयॉर्क में है। यह हाइड्रोजन ईंधन सेल तकनीक विकसित करती है। कंपनी इलेक्ट्रिक मोटरों को बिजली देने वाली प्रणालियों का डिज़ाइन, निर्माण और बिक्री करती है, जिनका उपयोग वाहनों और माल ढुलाई उपकरणों में भी होता है।

Plug Power की प्रणालियाँ विद्युत चालित उपकरणों में पारंपरिक बैटरियों की जगह ले सकती हैं, जैसे गोदामों और वितरण केंद्रों में इस्तेमाल होने वाले फोर्कलिफ्ट। इसके उत्पादों में GenDrive शामिल है, जो सामान उठाने और ले जाने वाले वाहनों के लिए हाइड्रोजन आधारित PEM ईंधन सेल प्रणाली है।

Plug Power ने स्थिर बिजली प्रणालियों, डिलीवरी वाहन बेड़ों और संभावित विमानन उपयोगों में भी विस्तार किया। 2020 में United Hydrogen और Giner ELX के अधिग्रहण से हाइड्रोजन उत्पादन, इलेक्ट्रोलिसिस, द्रवीकरण और वितरण की उसकी क्षमताएँ बढ़ीं।

ये गतिविधियाँ हाइड्रोजन तकनीक और अधिक टिकाऊ ऊर्जा प्रणालियों के विकास पर Plug Power के ध्यान का हिस्सा हैं।

मूल विश्लेषण में बाज़ार पूँजीकरण: 709 करोड़ अमेरिकी डॉलर

मूल लेख में दिया गया एक वर्ष का अनुमानित मूल्य-आय अनुपात (P/E): −12.14

प्रति शेयर आय (EPS): −1.33 अमेरिकी डॉलर

ये Plug Power (PLUG) के लिए 2023 के मूल लेख में दिए गए आँकड़े थे। उस विश्लेषण में तत्कालीन विश्लेषक राय को मुख्यतः खरीद की मजबूत सलाह बताया गया था।

हाइड्रोजन क्या है?

हाइड्रोजन ब्रह्मांड का सबसे सरल और सबसे प्रचुर तत्व है। इसके एक उदासीन परमाणु में एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन होता है। सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन गैस दो परमाणुओं वाले H₂ अणुओं के रूप में होती है। यह रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन है।

हाइड्रोजन दूसरे तत्वों या एक अन्य हाइड्रोजन परमाणु के साथ रासायनिक बंध बना सकता है। H₂ में दोनों परमाणु एक इलेक्ट्रॉन युग्म साझा करते हैं। ऑक्सीजन से अभिक्रिया करने पर पानी, H₂O, बन सकता है। ऐसी अभिक्रियाओं में निकलने वाली ऊर्जा इसे ईंधन के रूप में उपयोगी बनाती है। हालाँकि सामान्य तापमान पर आणविक हाइड्रोजन हवा के साथ अपने आप तेज़ी से अभिक्रिया नहीं करता; प्रज्वलन या उपयुक्त उत्प्रेरक की आवश्यकता हो सकती है।

हाइड्रोजन अनेक उद्योगों में इस्तेमाल होता है और ऊर्जा वाहक की भूमिका निभा सकता है। शुद्ध हाइड्रोजन पर चलने वाला ईंधन सेल बिजली पैदा करता है, जबकि पानी और ऊष्मा अभिक्रिया के प्रत्यक्ष उत्पाद होते हैं।

हाइड्रोजन का ईंधन के रूप में उपयोग कैसे होता है?

हाइड्रोजन को कई तरीकों से ईंधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है:

1. ईंधन सेल: हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया से बिजली बनती है। इसके प्रत्यक्ष उत्पाद पानी और ऊष्मा हैं। इसका उपयोग इमारतों को बिजली देने से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों को चलाने तक किया जा सकता है।
2. आंतरिक दहन इंजन: इसके लिए बनाए गए इंजन हाइड्रोजन जला सकते हैं। यह ईंधन सेल से अलग रास्ता है, जिसमें इलेक्ट्रिक मोटर के लिए बिजली बनती है। दक्षता इंजन के डिज़ाइन और भार पर निर्भर करती है; कई उपयोगों में ईंधन सेल अधिक दक्ष हो सकते हैं। हवा में हाइड्रोजन जलाने से नाइट्रोजन ऑक्साइड बन सकते हैं।
3. विद्युत उत्पादन: उपयुक्त गैस टरबाइन में हाइड्रोजन जलाकर बिजली बनाई जा सकती है। इसके लिए अनुकूलित प्रणालियों तथा दहन और नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन के नियंत्रण की जरूरत होती है।
4. ऊर्जा भंडारण: पवन या सौर संयंत्रों की अतिरिक्त बिजली से इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन बनाया जा सकता है। इसे संग्रहित करके बाद में इस्तेमाल किया जा सकता है, जब माँग अधिक हो या नवीकरणीय उत्पादन कम हो। रूपांतरण, भंडारण और बाद के उपयोग में ऊर्जा की हानि होती है।

उपयोग के स्थान पर मुख्य लाभ यह है कि शुद्ध हाइड्रोजन में कार्बन नहीं होता, इसलिए ऑक्सीजन से उसकी अभिक्रिया ईंधन से CO₂ नहीं बनाती। ईंधन सेल दहन से जुड़े उत्सर्जन भी टालता है। फिर भी कुल जलवायु प्रभाव उत्पादन, ऊर्जा खपत, परिवहन और संभावित रिसाव पर निर्भर करता है; पूरी आपूर्ति शृंखला अपने आप उत्सर्जन-मुक्त नहीं हो जाती।

ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का महत्व क्या है?

हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में उपयोग करने की ओर बदलाव कई कारणों से महत्वपूर्ण है:

1. पर्यावरणीय प्रभाव: शुद्ध हाइड्रोजन ईंधन सेल स्थानीय स्तर पर दहन से निकलने वाली गैसों के बजाय पानी और ऊष्मा पैदा करते हैं। यदि उत्पादन और आपूर्ति शृंखला के उत्सर्जन भी कम हों, तो कुल ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन घटाने में मदद मिल सकती है।
2. ऊर्जा सुरक्षा: हाइड्रोजन पानी, प्राकृतिक गैस और बायोमास जैसे अलग-अलग कच्चे माल से बनाया जा सकता है। इससे आपूर्ति के विकल्प बढ़ते हैं। प्राकृतिक गैस से बना हाइड्रोजन फिर भी जीवाश्म कच्चे माल पर निर्भर रहता है, और उसका जलवायु प्रभाव उत्पादन पद्धति पर निर्भर करता है।
3. उपयोगों की विविधता: हाइड्रोजन का उपयोग परिवहन, औद्योगिक ताप और बिजली उत्पादन में हो सकता है। हर उपयोग समान रूप से दक्ष या आर्थिक नहीं है, लेकिन यह विविधता टिकाऊ ऊर्जा प्रणाली में उपयोगी हो सकती है।

चुनौतियाँ भी हैं। उत्पादन में काफी ऊर्जा लग सकती है, जबकि भंडारण और परिवहन तकनीकी रूप से कठिन हैं और बुनियादी ढाँचा माँगते हैं। इसलिए लागत, दक्षता और उत्सर्जन का मूल्यांकन पूरी शृंखला में होना चाहिए। फिर भी हाइड्रोजन की संभावनाएँ इसे ऊर्जा परिवर्तन में शोध और विकास का महत्वपूर्ण क्षेत्र बनाती हैं।

हाइड्रोजन के स्रोत

पृथ्वी पर हाइड्रोजन मुख्यतः पानी और हाइड्रोकार्बन जैसे यौगिकों में बँधा होता है। इसलिए इसे आम तौर पर इलेक्ट्रोलिसिस या प्राकृतिक गैस के रूपांतरण जैसी प्रक्रियाओं से बनाया जाता है। प्राकृतिक जमावों पर शोध से भूवैज्ञानिक स्रोतों की संभावना भी सामने आती है। उनकी मौजूदगी का अर्थ यह नहीं कि हर जगह उनका आर्थिक दोहन संभव है।

पुराने तेल क्षेत्रों में जैविक उत्पादन

उन्नीसवीं सदी से दुनिया भर में बड़ी संख्या में तेल के कुएँ खोदे गए हैं। आर्थिक रूप से तेल निकालना बंद होने के बाद भी भूमिगत भंडार में कुछ तेल बच सकता है। शोधकर्ता और कंपनियाँ इन स्थानों के नए उपयोग तलाश रही हैं, जिनमें जैविक हाइड्रोजन उत्पादन शामिल है।

Cemvita, जिसे उस समय Cemvita Factory कहा जाता था, ने 2022 में ऐसे परीक्षणों का वर्णन किया जिनमें सूक्ष्मजीव पुराने तेल क्षेत्रों में बचे हाइड्रोकार्बन से हाइड्रोजन बनाते हैं। यह जैविक रूपांतरण सूक्ष्मजीवों की एंजाइम संबंधी प्रक्रियाओं से होता है। कंपनी इस तरीके के लिए «Gold Hydrogen» नाम इस्तेमाल करती है।

प्राकृतिक हाइड्रोजन के जमाव

तेल क्षेत्रों में जैविक उत्पादन के अलावा प्राकृतिक भूवैज्ञानिक स्रोतों का भी अध्ययन हो रहा है। हाल के वर्षों में हाइड्रोजन की खोजें और भूमिगत प्राकृतिक हाइड्रोजन जमावों के संकेत मिले हैं। जिन देशों में ऐसे संकेत मिले या उनका अध्ययन हुआ है, उनमें शामिल हैं:

• ऑस्ट्रेलिया
• कनाडा
• फ्रांस
• जर्मनी
• जापान
• रूस
• न्यूज़ीलैंड

वैज्ञानिक अभी भी जाँच रहे हैं कि यह हाइड्रोजन कैसे बनता है, कितनी मात्रा में मौजूद है, कितना निकाला जा सकता है और दोहन के पर्यावरणीय प्रभाव क्या होंगे। हाइड्रोजन की मौजूदगी अपने आप प्रमाणित, व्यावसायिक रूप से उपयोगी भंडार नहीं बन जाती। भूवैज्ञानिक स्रोत आपूर्ति बढ़ा सकते हैं, लेकिन उनके योगदान पर और अध्ययन आवश्यक है।

निष्कर्ष

कुछ उपयोगों में जीवाश्म ईंधनों पर निर्भरता घटाने के लिए हाइड्रोजन एक संभावनाशील विकल्प बना हुआ है। प्राकृतिक स्रोत और तेल क्षेत्रों में जैविक उत्पादन भविष्य में नई आपूर्ति दे सकते हैं। यदि ये तरीके तकनीकी, आर्थिक और पर्यावरणीय रूप से व्यवहार्य साबित होते हैं, तो लागत और उपलब्धता बेहतर हो सकती है। इससे Cummins और Plug Power जैसी कंपनियों को नई तकनीक और उनके उपयोग विकसित करने में भी मदद मिल सकती है।