திண்ணை

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear), கனடா

---

‘ஹைடிரஜன் எருச்சுனை பொறிநுணுக்கம் [Hydrogen Fuelcell Technology] அடுத்த தொழிற்துறைப் புரட்சியைத் துவக்க அடியெடுத்து வைக்கிறது ‘.

பேராசிரியர் ரான் காண்டர் [Virginia Tech, Materials Science & Engineering]

‘முன்னேறும் நாடுகளுக்குத் தேவையான வரம்பற்ற அளவு ஹைடிரஜன் வாயுவை மலிவு முறையில் ஆக்கும் வழி ஒன்று கண்டுபிடிக்கப் பட்டுள்ளது! ‘

ஜெஸ்ஸிகா கார்மன் (Hydrogen: The Next Generation, Science News)

‘எங்கு நோக்கினும் ஹைடிரஜன் விளைவிக்கும் நுண்ணுயிர் ஜீவிகள் [Micro-Organisms] உள்ளன! இல்லத்தை விட்டுப் புறத்தே சென்றாலும் அல்லது ஒரு வாளி மண்ணை அள்ளிப் பார்த்தாலும், அங்கே பாக்டாரியாவைக் காண முடியும்! தனித்துவ முறையில் உண்டான பாக்டாரியாவோ அல்லது விஞ்ஞான ஆய்வுக் கூடத்தில் ஆக்கிய நுண்ணுயிர் ஜீவிகளோ ஹைடிரஜன் உண்டாக்கத் தேவை யில்லை!

புரூஸ் லோகன் (பென்ஸில்வேனியா மாநிலப் பல்கலைக் கழகம்)

‘அண்டவெளிப் பயண விண்கப்பலை உந்தும் மூல எரிசக்தியாகப் பிறவி எடுத்த ஹைடிரஜன் எருமின்சுனை [Hydrogen FuelCell], எதிர்கால மின்சக்தி உற்பத்தி எதிர்பார்ப்புக்குப் பெரும் புரட்சி விளைவிக்க வல்லது ‘

டாக்டர் மார்க் வில்லியம்ஸ் (அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையகம்)

‘உட்புற எரித்தணல் எஞ்சின் [Internal Combution Engine] ஹைடிரஜன் வாயுவின் மீது தீராத தாகம் கொண்டது! வரும் பாத்தாண்டுகளில் ஹைடிரஜன் எரிவாயுவில் ஓடும் மோட்டார் வாகன உற்பத்தியைத் துவங்கினால், ஹைடிரஜன் தயாரிப்புத் தொடர்த் தொழிற்துறைகள் [Infrastructure] விரிவடைந்து, புதுப் புரட்சி தொடர்ந்து செல்லும்!

டேவிட் ஃபிரீமன் (அதிபர், காலிஃபோர்னியா மின்சார வாரியம்)

முன்னுரை: உட்புற எரித்தணல் எஞ்சினுக்கு முன்பே, எருச்சுனை [FuelCell] மின்சார சாதனம் கண்டுபிடிக்கப் பட்டதாகப் பொறியியல் நிபுணர், மைக்கேல் ஃபான் ஸ்பாகோவ்ஸ்கி [Micheal Von Spakovsky] கூறுகிறார்! 1838 ஆம் ஆண்டில் ஆங்கில விஞ்ஞானி ஸர் வில்லியம் குரோவ் [Sir William Grove] முதல் எருச்சுனையை அமைத்து ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜன் ஆகிய இரு வாயுக்கள் ஓர் மின்னியல் ரசத்தில் [Electrolyte] இணைந்து, நீரும் மின்சாரமும் உண்டாகும் நியதியை நிரூபித்துக் காட்டினார். அடுத்து ஆங்கிலப் பொறியியல் நிபுணர் பிரான்சிஸ் பேகன் [Francis Bacon] அந்த நியதியைத் தொடர்ந்து 1959 இல் எரிசக்தித் தகுதி மிக்க 6 Kw ஆற்றல் கொண்ட எருச்சுனையை டிசைன் செய்து, நாஸா சந்திரக் கோளுக்குப் பயணம் செய்த அபொல்லோ அண்டவெளிக் கப்பல்களில் அவை பயன்படுத்தப் பட்டன. எல்லையற்ற அளவில் பரவியுள்ள ஹைடிரஜன் வாயு எதிர்கால எரிசக்தி ஊட்டும் பயிர்வள எரு வாயுவாகவும், மோட்டார் வானகங்களை ஓட்டும் எருச்சுனை வாயுவாகவும் இருபதாம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் முன்னடி வைத்து, பெட்ரோல் வாயுவுடன் போட்டியிட முன்னேறி வருகிறது! இன்னும் இருபது அல்லது முப்பது ஆண்டுகளில் பெட்ரோல் எஞ்சின்களின் வரலாறு பூர்வீகமாகி, அவற்றின் ஆயிட்காலம் இறுதியாகி விடாலாம்! மேலும் ஹைடிரஜன் அணுப்பிணைவு ஆராய்ச்சிகள் [Nuclear Fusion Research] உலக நாடுகளில் இராப்பகலாக நிகழ்ந்து வருவதால், அம்முயற்சியும் 20-25 ஆண்டுகளில் வெற்றி அடையப் போவதை உறுதியாக எதிர்பார்க்கலாம்!

உலக நாடுகள் ஹைடிரஜன் எருச்சுனைகளைப் பயன்படுத்தி வாணிபப் பஸ் வாகனங்களைத் தயாரிக்கத் துவங்கி யுள்ளன! அமெரிக்காவில் முதன்முதல் ஜெனரல் மோட்டர்ஸ் கம்பெனி [GM] அமெரிக்க அஞ்சல் பணியகத்துக்குத் [U.S. Postal Service ] தபால் அனுப்பு வாகனம் தயாரித்து இப்போது 30,000 மோட்டார் வாகனங்கள் அமெரிக்க வீதிகளில் ஓடிக் கொண்டிருக்கின்றன! மேலும் GM படைத்த எருச்சுனைகள் ஃபெடரல் எக்ஸ்பிரஸ் துறையகப் [Federal Express Corporation] பளு அனுப்பு வாகனங்களையும் இயக்கிச் செலுத்துகின்றன. டெள கெமிகல் கம்பெனி பளு அனுப்பு வாகனம் டோக்கியோவில் சுமைகளைக் கொண்டு செல்லப் பயன்படுத்தப் பட்டது. கனடாவில் பல்லார்டு பவர் கம்பெனி தயாரித்த பயணப் பஸ் 30 அடி நீளமுள்ள ஹைடிரஜன் எருச்சுனை [Hydrogen Fuel Cell] சூடப்பட்டு, 275 HP எஞ்சினை இயக்கி அடுத்து எருவாயு ஊற்றிக் கொள்ளும் முன்பு 250 மைல் தூரம் பிரயாணம் செய்தது! பஸ் எஞ்சின் பொதுவாக வெளியிடும் வெண்புகையோ அல்லது கரும்புகையோ எதுவுமின்றி, மாசற்ற வெறும் சூடான நீராவிதான் சூழ்மண்டலத்தில் கலந்தது! அமெரிக்காவின் டெக்ஸஸ் ஃபிரீஃபோர்ட்டில் [Freeport, Texas] 30 சதுர மைல் பரப்பில் இயங்கிவரும் உலகத்திலே மிகப் பெரிய டெள கெமிகல் இரசாயனத் தொழிற்சாலைக்கு மின்சாரமும் எரிசக்தி ஆற்றலும் பரிமாறி வருகிறது, GM தயாரித்த ஹைடிரஜன் எருச்சுனை இயக்கும் ஒரு பூதச் சாதன அமைப்பு!

ஹைடிரஜன் வாயுவின் இரசாயனப் பெளதிக அணுக்கருப் பண்பாடுகள்

இயற்கை படைத்த நூற்றுக்கும் மேற்பட்ட மூலகங்களின் அணி அட்டவணையில் [The Periodic Table of Elements] முதலாக உள்ளது, ஹைடிரஜன். ஒரே ஒரு புரோட்டானையும், எலக்டிரானையும் கொண்டு மிகக் குன்றிய நிறையுள்ளது, ஹைடிரஜன். அவ்வாயுவுக்கு நிறமில்லை; தனித்துவ நுகர்ச்சி இல்லை; அத்துடன் எந்தச் சுவையும் இல்லை. கனல் பற்றி எரியும் தணல் வாயு ஹைடிரஜன்! அண்டவெளியில் அறியப்படும் பெரும்பான்மையான வாயு ஹைடிரஜன். சூரிய குடும்பத்தில் பரிதியின் அணுப்பிணைவு சக்திக்கு மூலக் களஞ்சிய எருவாய் பல பில்லியன் ஆண்டுகளாக அணையாத ஒளிக்கதிர் விளக்காகச் சுடர் அளித்து வருவது, ஹைடிரஜன். பரிதி மண்டலத்தின் புறக் கோள்களான பூதக்கோள் வியாழன், சனிக்கோள், யுரேனஸ், நெப்டியூன் போன்றவற்றின் பெரும்பான்மை வாயுவாக உள்ளது, ஹைடிரஜன். பூமண்டலத்தில் 1% கொள்ளளவில் மற்ற மூலக்கூறுகளுடன் கலந்து, கடல் வெள்ளத்தில் பேரளவு உபவாயுவாக எல்லையற்ற பரிமாணத்தில் நிரம்பிக் கிடப்பது, ஹைடிரஜன்.

மூன்று முறைகளில் ஹைடிரஜன் வாயு எரிசக்தியை அளிக்க வல்லது! 1. இரசாயன இயக்கம் [Energy from Chemical Reaction with Oxygen], 2. மின்னியல் இரசாயன இயக்கம் [Heat & Power from Electro Chemical Reaction with Oxygen], 3. அணுப்பிணைவு நிகழ்த்தும் அணுக்கரு இயக்கம் [Power from Fusion Nuclear Reaction]. ஆக்ஸிஜனுடன் எரிந்து வெளியாக்கும் பன்மடங்கு எரிசக்தியில் விண்வெளி ராக்கெடுகள், கட்டள ஏவுகணைகள் அண்டவெளிப் பயணங்களுக்களுக்கு ஏவப்படுகின்றன. உஷ்ணம் (-258 C) ஆகத் தணியும் போது, வாயு ஹைடிரஜன் திரவ நிலை அடைகிறது. ராக்கெட் எஞ்சின்களுக்கு எரிசக்தி அளிக்கத் திரவ ஹைடிரஜனும் திரவ ஆக்ஸிஜனும் பயன்படுகின்றன. பரிதியில் வெளிவரும் ஒளிக்கனல், பேரளவு உஷ்ணத்தில் நான்கு ஹைடிரஜன் அணுக்கரு இணையும் அணுக்கருப் பிணைவில் ஹீலியமாக மாறும் போது உண்டாகிறது. வெப்ப அணுக்கரு ஆயுதம் [Thermonuclear Weapon] எனப்படும் ஹைடிரஜன் குண்டு அணுக்கருப் பிணைவு இயக்கத்தில் சக்தியை வெளியாக்கி வெடிக்கும் அசுர ஆயுதம்! இக்கட்டுரையில் விளக்கப்படும் ஹைடிரஜன் எரிசக்தி மின்னியல் இரசாயன இயக்கத்தில் ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜன் ஆகிய இரு வாயுக்கள் ஓர் ‘எருச்சுனையில் ‘ [FuelCell] இணைந்து நீராகும் போது எழும் வெப்பத்தையும் மின்சாரத்தையும் குறிப்பிடுகிறது.

அணுப்பிளவு மின்சார நிலையங்களில் [Nuclear Fission Power Plants] பல்லாண்டு இன்னல் விளைவிக்கும் கதிரியக்கக் கழிவுகள் போன்று, ஹைடிரஜன் பயன்படும் எதிர்கால அணுப்பிணைவு மின்சக்தி நிலையங்களில் [Nuclear Fusion Power Plants] கதிரியக்க விளைவுகள் கிடையா! அதுபோல் ‘எருவாயு மின்கலனில் ‘ [FuelCells] ஆக்ஸிஜனுடன் மின்னியல் இரசாயன முறையில் இணையும் ஹைடிரஜன், நச்சு வாயுவான கரியமில வாயுவை வெளியேற்றுவதில்லை!

நுண்ணுயிர் ஜீவிகளின் பதப்பாடு விளைவில் ஹைடிரஜன் உற்பத்தி

பெட்ரோலியம் கச்சா ஆயில் [Crude Oil] விலை ஏறிக் கொண்டே போகும் இந்தக் காலத்தில் பாக்டாரியா நுண்ணுயிர் ஜீவிகளால் நிகழும் பதப்பாடு முறையில் [Fermentation by Bacteria] ஹைடிரஜன் எரிவாயு உற்பத்தியை 43% மிகையாக்கி, மலிவாகத் தயாரிக்கும் வழியைச் சூழ்வெளிப் பொறியியல் துறைப் பேராசிரியர், புரூஸ் லோகனும் [Bruce Logan, Professor Environmental Engineering, University Park, PA (Pennsylvania)] அவரது துணை ஆய்வாளரும் எடுத்துக் காட்டி யுள்ளனர். அவர்களது கூற்று இதுதான்: ஒரு சில தொழிற்துறைக் கழிவுநீரைப் பயன்படுத்திப் பாக்டாரியா பதப்பாடு முறையில், பெட்ரோலுக்கும் மலிவான ஹைடிரஜனை ஏராளமாக ஆக்கும் எதிர்பார்ப்பு வழியுள்ளது. டெட்ராய்ட் மாநிலத்தின் முப்பெரும் மோட்டர் வாகனத் தயாரிப்பாளருடன் [Detroit Big Three Automakers: GM, Ford & Chrysler] ஜனாதிபதி புஷ்ஷின் அதிகாரிகள் கூட்டாகி, ஹைடிரஜன் எருச்சுனை இயக்கும் கார் வாகனங்களின் உற்பத்திக்குக் கழிவுநீர் சுத்தீகரிப்புத் தொழிற் துறைகளை விருத்தி செய்ய முற்படுவாதப் பென்சில்வேனியா சூழ்வெளி எஞ்சினியர்கள் அறிவிக்கிறார்கள்.

ஆக்ஸிஜன் அற்ற முறையில் நிகழும் அந்தப் பதப்பாடுக்கு மண்ணிலிருந்து ஹைடிரஜனை விழுங்கும் பாக்டாரியாக்களைக் வெப்பக்கனலில் கொன்று, ஹைடிரஜனை வெளியாக்கும் பாக்டாரியாக்கள் பிரித்தெடுக்கப் படவேண்டும். அவ்விதம் தனித்தெடுத்த நுண்ணுயிர் உள்ள மண்ணுடன் குளுகோஸ், சக்ரோஸ், செல்லுலூஸ், லாக்டேட் [Glucose, Sucrose, Cellulose, Lactate], உருளைக் கிழங்கு தரசம், சர்க்கரைக் கழிவுத் திரவம் [Potato Starch, Molasses] போன்றவற்றை எஞ்சினியர்கள் கலந்து சோதித்தார்கள். குளுகோஸ், சக்ரோஸ் ஆகிய இரண்டும், சற்று அமிலத் தன்மை கொண்ட கனல் பண்பட்ட மண்ணுடன் கலந்த போது, பேரளவு ஹைடிரஜன் வாயு எழுவது அறியப்பட்டது. புரூஸ் லோகன் கூறியது: பிரெட், ரொட்டித் தயாரிப்புச் சாலைகள், உணவு அடைப்பு மற்றும் சர்க்கரைச் சுத்தீகரிப்புக் கூடங்கள் ஆகியவற்றில் வெளியாகும் கழிவுத் திரவங்களில், குளுகோஸ், சக்ரோஸ் செழிப்பாக இருப்பது காணப் படுகின்றது. மேலும் கழிவுநீர்ப் பதப்பாடு வழியில் மலிவான ஹைடிரஜன் எழுவதோடு, மீதேன் வாயுவும் [Methane (CH4)] உண்டாகிறது.

ஹைடிரஜன் எரிசக்தி மையத்தில் [Hydrogen Energy Center (H2E)] ஆய்வுகள் செய்யும் பென்சில்வேனியா எஞ்சினியர் குழுவின் குறிப்பணிகள் இவைதான்:

1. பென்சில்வேனியா மாநில ஆய்வுக்குழுவை பல்வேறு கிளை வினைகளுக்கு மையமாக வைத்துப் பல கல்லூரிகள், பல்கலைக் கழகங்கள், ஆய்வுக் கூடங்களில் பாக்டாரியா பதப்பாடு முறையில் ஹைடிரஜன் உற்பத்தி, சேமிப்பு, பயன்பாடு நுணுக்கங்களை வளர்ச்சி செய்வது.

2. ஹைடிரஜனைச் சார்ந்த அனைத்துத் தொழில் முறை உற்பத்தி, பரிமாற்ற நுணுக்கங்களை விருத்தி செய்வது.

3. எதிர்காலத் தொடர் எரிசக்தி உற்பத்திக்கு [Sustainable Energy Production], ஹைடிரஜனைப் பயன்படுத்த பல வழிகளில் ஊக்கி வருவது.

4. நுண்ணுயிர் பண்படுத்தி ஹைடிரஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்து பயிர்வள, உயிர்வளக் கழிவு மூல எருக்களைக் [Biomass Sources] கையாண்டு எரிசக்தியாக மாற்றும் எருச்சுனை ஏற்பாடுகளைத் [Fuel Cell Systems] தயாரித்து விருத்தி செய்வது.

5. மோட்டார் வாகனங்கள், வீதி எரிவாயு நிரப்பும் நிலையங்கள் ஆகியவற்றுக்குத் தகுதியான ஹைடிரஜன் வாயுச் சேமிப்பு நுணுக்க ஏற்பாடுகளுக்கு முன்னோடிப் பணிகள் செய்வது.

6. சூழ்வெளிச் சுத்தீகரிப்புப் பணிகளுக்கு ஒத்துழைக்கும் மோட்டர் வாகனங்கள், இரயில்பாதை வண்டிகள், மற்றும் புதுவிதப் பயன்பாடுகளில் ஹைடிரஜனை உபயோகிப்பது.

எருவூட்டும் மின்சுனையான ஹைடிரஜன் எருச்சுனை

ஹைடிரஜன் எருச்சுனை [Hydrogen FuelCell] என்பது மின்சாரம் உண்டாக்கப்பட்டு, மின்சாரம் பரிமாறும் மின்சுனையைப் [Battery Cell] போன்ற ஒரு மின்கலனே! அவ்விரு மின்சாரக் கலன்களின் முக்கியப் பணி, மின்சக்தி அளிப்பதாயினும் எருச்சுனைக்கும், மின்சுனைக்கும் இடையே ஒரு பெரும் வேறுபாடு உள்ளது! சாதாரண மின்சுனை தொடர்ந்து மின்சாரம் தருவதில்லை. அவ்வித மின்கலன்கள் தொடர்ந்து மின்சாரம் அளிக்க, அவை மீண்டும் மீண்டும் மின்னூட்டப் படவேண்டும் [Re-charged]. அவை மின்னூட்டம் பெறும் முறை மிகவும் மெதுவானதால், மின்சுனை முழு மின்னழுத்தம் மீண்டும் சேமிக்க நீண்ட நேரம் எடுக்கிறது! அத்துடன் மின்னூட்டம் பெற்றுக் கொண்டிருக்கும் ஒரு மின்சுனை, அச்சமயத்தில் மின்சக்தி அளிக்க முடியாமல் முடங்கிக் கிடக்கிறது!

எருச்சுனை, மின்சுனை போன்று முடக்கப்பட்டு மின்னூட்டம் பெறத் தேவையில்லை! அதற்குக் காரணம் எருச்சுனைக்குத் தொடர்ந்து எரிசக்தி அளிக்கும் அதன் மூல வாயுக்களான ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜன் ஆகிய இரண்டும் மின்சுனையின் நேர்முனை [Anode], எதிர்முனைத் [Cathode] துருவங்களில் செலுத்தப் படுகின்றன. இரு வாயுக்களில் எந்த ஒரு வாயுவும் நிறுத்தமானால், மின்னியல் இரசாயன இயக்கம் [Electro-Chemical Reaction] தடைப்பட்டு மின்சார ஓட்டமும் நின்று விடுகிறது! மோட்டார், ராக்கெட் போன்ற வாகனங்களில் ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜன் ஆகிய இரு வாயுக்களும் திரவ நிலையில் அல்லது அழுத்தக் கலன்களில் சேமிக்கப் பட்டுள்ளன

1959 இல் ஆங்கில நிபுணர் பிரான்சிஸ் பேகன் படைத்த எருச்சுனையை 1960 இல் அமெரிக்காவில் நாஸா அப்பொல்லோ அண்டவெளிப் பயணக் கப்பல்களில் பயன்படுத்தியது. பேகன் தயாரித்த முதல் வாணிபத்துறை எருச்சுனை உறுதியும், உத்திரவாதமும் அளிப்பது. மின்கலனில் பொடாஸ்ஸியம் ஹைடிராக்ஸைடை மின்ரசமாகப் [Alkaline Electrolyte: Potassium Hydroxide (KOH)] பயன்படுத்தி, நேர்முனையில் ஹைடிரஜன் வாயுவையும், எதிர்முனையில் ஆக்ஸிஜன் வாயுவையும் போதிய அழுத்தத்தில் செலுத்தினார். மின்ரசம் ஊடுறுவும் துளை நிரம்பிய நிக்கல் [Nickel] துருவத் தட்டுகளைக் கலனில் பேகன் உபயோகித்தார். அவ்வினைக்கு விலை மிக்கப் பிளாடினத் [Platinum] தட்டுகளே தகுதி பெற்றவை. துருவத் தட்டுகளின் இரசாயனப் பெளதிகப் பண்புகளே எருச்சுனை செம்மையாகப் பணி செய்ய உதவி புரிபவை. வினை ஊக்கி [Catalyst] ஒன்றால் ஹைடிரஜன் அணு புரோட்டான், எலக்டிரான் ஆகப் பிரிகிறது! புரோட்டான் மின்ரசத்தின் வழியாக எதிர்முனைக்குச் செல்கிறது. நேர்முனைத் துருவத் தட்டில் H2 மூலக்கூறுகள், மின்ரசத்தில் உள்ள [OH] அயான்களுடன் சேர்ந்து, எலக்டிரான்களை நேர்முனையில் வெளியேற்றும். எதிர்முனையில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் எலக்டிரான்களை தட்டிலிருந்து உறிஞ்சி நீர் மூலக்கூறுகளுடன் இணைந்து [OH] அயான்களை உண்டாக்கி மின்ரசத்துடன் மீண்டும் கலக்கிறது.

துருவ முனைகள் வெளிப்புறம் கம்பிகளில் இணைக்கப் பட்டால், சுற்றுக் கம்பியில் மின்சார ஓட்டம் உண்டாகிறது. எருச்சினையில் ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜன் வாயுக்கள் துருவங்களில் செலுத்தப் படுவதுவரை, கம்பிகளில் தொடர்ந்து மின்சாரம் ஓடும்.

எருச்சுனைகள் பலவித இரசாயன மின்ரசங்களைப் பயன்படுத்துபவை. பொடாஸ்ஸியம் ஹைடிராக்ஸைடு போல அடுத்துச் சிறந்ததொரு மின்ரசம் லிதியம், சோடியம் அல்லது பொடாஸ்ஸியம் கார்பொனேட் அல்லது அவற்றின் கலவை கொண்ட எருச்சுனை. அந்த வரிசையில் ஃபாஸ்ஃபாரிக் அமிலம் [Phophoric Acid], திடவப் பாலிமர் [Proton Exchange Membrane (PEM) or Solid Polymer], திடவ ஆக்ஸைடு [Solid Oxide], நேரடி மெதனால் [Direct Methanol], ஸிங்க் காற்று எருச்சுனை [Zinc Air Fuel Cell], புரோடான் செராமிக் எருச்சுனை [Protonic Ceramic Fuel Cell] ஆகியவற்றைக் கூறலாம். எருச்சுனை அமைப்பு ஒன்றுடன் ‘எருத் திருத்தி ‘ [Fuel Reformer] இணைப்பாகி, ஹைடிரஜனை இயல்வள வாயு, மெதனால், பெட்ரோல் [Natural Gas, Methanol, Gasoline] போன்ற வேறொரு மூல எருவிலிருந்து உறிஞ்சிக் கொள்ளலாம். எருச்சுனைகளில் ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜனுடன் எரியாமல், மின் இரசாயன இயக்கத்தில் இணைவதால், மாசுக் கழிவுகள் விளைவதில்லை!

ஹைடிரஜன் எருச்சுனைகள் இயக்கும் மோட்டார் வாகனங்கள்

ஹைடிரஜன் வாயு மின்னியல் இரசாயன முறையில் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்து ஓட்டும் மோட்டார் வாகனங்களின் மேன்மைத் தகுதிகள் என்ன ? பொதுவான பெட்ரோல் வாகனங்களை விட, எருச்சுனை எரிசக்திப் பயன்பாடுத் தகுதி [More Energy Efficient] மிக்கது. GM மோட்டார் கம்பெனி இப்போது தயாரித்துள்ள புது ஹைடிரஜன் வாகனம் காலனுக்கு 130 மைல் தூரம் செல்லும் தகுதி பெற்றது! அந்தக் கார்களின் வெளிவீச்சில் நீரைத் தவிரச் சூழ்வெளியைப் பாழாக்கும் வேறு எந்த மாசுக் கழிவும் வருவதில்லை! ஹைடிரஜன் வாகனங்களில் பயணம் செய்யும் நபர்களின் பாதுகாப்பு தன்மை எத்தகையது ? எருச்சுனையில் ஹைடிரஜன், ஆக்ஸிஜனுடன் எரிவதில்லை. மின்னியல் இரசாயன இயக்கத்தில் பொதுவாக வெடிப்பு ஏற்படுவதில்லை!

மற்ற எரி வாயுக்களை விட ஹைடிரஜன் வாயுவின் எரிசக்தி மிக்க உயரிய அளவில் [52000 (BTU/lb)] உள்ளது, மேன்மையான ஒரு தகுதி! அத்துடன் எருச்சுனைகளில் ஹைடிரஜன் வாயு எரியாமல், மின்னியல் இரசாயன முறையில் ஆக்ஸிஜனுடன் இணைந்து நீராவதால், மாசுகள் நிரம்பிய நச்சு வாயுக்கள் விளைவதில்லை! ஹைடிரஜன் எருச்சுனை இயக்கும் கார்கள் தூய்மையானச் சூழ்வெளியை மாசு படுத்துவதில்லை! வாயு மோட்டார் வாகனங்களில் தற்போது உபயோகமாகும் ஒரு காலன் பெட்ரோலை [Gasoline] விட, சம அளவு ஹைடிரஜன் மூன்று மடங்கு எரிசக்தி அளிக்க வல்லது! சூழ்மண்டலத்தில் தனித்துக் காணப் படாமல், மற்ற மூலக்கூறுகளுடன் இணைந்துள்ள ஹைடிரஜனைத் தனியாகப் பிரித்தெடுப்பது எளிது. ஹைடிரஜன் எருச்சுனையில் பயன்படும் மின்னியல் ரசம் [Electrolyte] சதுர அடிப் பரப்புக்கு 80 டாலர் விலை மதிப்பாகிறது. எருச்சுனைகள் நிதிச்சிக்கனச் சாதனமாக மின்னியல் ரசத்தின் விலை சதுர அடிக்கு 5-10 டாலரகக் குறைய வேண்டும்! GM மோட்டார் கம்பெனி இன்னும் சில ஆண்டுகளில் ஹைடிரஜன் வாயு ஓட்டும் கார் வாகனங்களை 2300-3000 டாலர் விலையில் உற்பத்தி செய்ய இயலும் என்று பெருமிதம் கொள்கிறது!

தற்போது கார்களின் எரிவாயுத் தொட்டிகளை நிரப்பும் ஹைடிரஜன் வாயு மலிவாகக் கிடைப்பதில்லை. ஒரு தடவைத் தொட்டியை நிரப்ப வேண்டுமானால், சாதாரணப் பெட்ரோல் வாயுவை விட ஹைடிரஜன் வாயுவுக்கு 20% அதிக நாணயம் தற்போது தர நேரிடுகிறது! அடுத்து ஹைடிரஜன் வாகனங்கள் பெட்ரோல் வாகனங்களை விடக் கனமானவை! காரணம் ஹைடிரஜன் எருச்சுனைகள் வாகனத்தின் எருப்பண்ட இடத்தையும், அதன் எடையையும் அதிக மாக்குகின்றன. ஒவ்வோர் எருச்சுனையும் கிலோ வாட் ஆற்றலுக்கு 15-30 பவுண்டு [15-30 lb/Kw] எடை எடுத்துக் கொள்கிறது. ஒரு சாதாரண பெட்ரோல் வாகனம் கிலோ வாட் ஆற்றலுக்கு 4-6 பவுண்டு எரிவாயுச் சாதனமே போதுமானது. 15 பவுண்டு ஹைடிரஜன் வாயு, ஒரு வாகனத்தைச் சுமார் 300 மைல் தூரம் கொண்டு செல்கிறது. ஆனால் அதற்குப் பேரளவு பரிமாண இரும்புத் தொட்டி தேவைப்படும்.

21 ஆம் நூற்றாண்டின் புது யுகக் கார் வாகனங்களை எருச்சுனைகளின் எரிசக்திதான் இயக்கப் போகின்றன என்று தென் கரோலினா பல்கலைக் கழகத்தின் பொறியியல் பேராசிரியர் ஜான் வான் ஸீ [John Van Zee] கூறுகிறார். பல்லாண்டுகளாக ஹைடிரஜன் வாயுவைச் சேமிப்பதில் நீண்ட காலம் பணியாற்றிய வான் ஸீ, ‘எந்த வித நச்சு வாயுக்களை வெளியேற்றாமல் பெரும் நலம் அளிப்பது, எருச்சுனை எரிசக்தி ‘ என்று மொழிகிறார். அந்தத் தொழில் நுணுக்கத்தை விருத்தி செய்து வர்த்தக ரீதியாக மாற்ற பல நிறுவனங்கள் உழைத்து வருகின்றன. தற்போது உலகின் பல கார் வாகன வர்த்தக நிறுவனங்கள் ஹைடிரஜன் வாயுவால் இயங்கும் மோட்டார் யந்திர வாகனங்கள் சிலவற்றை முதன் முதலாகத் தயாரித்துள்ளன.

1999 இல் டெய்ம்லர்-கிரைஸ்லர் மோட்டார் கம்பெனி தனது முதல் முன்னோடிப் பயிற்சி எருச்சுனைக் காரைத் தயாரித்தது. அதற்குப் பிறகு முழு உற்பத்தியை டெய்ம்லர்-கிரைஸ்லர் 2004 ஆண்டில் ஆரம்பிக்கலாம் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது. ஜப்பான் கார் வாகனக் கம்பெனிகளும் [ஹாண்டா, டொயோடா] புதுயுக வாகனங்களை வெளியிட 2004 ஆண்டைக் குறித்து வைத்துள்ளன. 2001 ஆம் ஆண்டு லாஸ் ஏஞ்சலஸ் கார் கண்காட்சி அவையில் ஜெர்மனியின் BMW தனது முதல் ஹைடிரஜன் எருக்கரு வாகனத்தைக் காட்டியது! மோட்டார் வாகனத் தயாரிப்பாளரும், நிபுணர்களும் 2010 ஆண்டுக்கு முன்பாக எருச்சுனைக் கார்கள் வாணிப ரீதியாகத் தயாரிக்கப்படப் போவதில்லை என்று யூகிக்கிறார்கள்!

புதுயுக வாகனங்களின் எரிசக்தி தகுதித் திறன் [Energy Efficiency] 30%-40% என்று அறியப்படுகிறது. தற்போது பெட்ரோலில் ஓடும் மோட்டார் வாகனங்களின் எரிசக்தித் திறன், ஹைடிரஜன் எருச்சுனை எஞ்சின் திறனில் பாதி அளவே: 15%-20%. எருச்சுனை யந்திரங்களில் எரித்தணல் இல்லாமல் மின்னியல் இரசாயன முறையில் மின்சாரம் உண்டாகி மோட்டார் ஓடுவதால், இயங்கும் இரும்புச் சாதனங்கள் குறைவு! ஆகவே வாகன இரைச்சல் ஓசையும் குறைவு! 2005 ஆண்டுக்குள் ஹைடிரஜன் வாயு காலன் 3.00 டாலராக [பெட்ரோல் சம அளவு எரிசக்தி] விலை விழுந்து, 2010 ஆண்டில் காலன் 1.5 டாலராக நிர்ணயமாகலாம் என்று கருதப்படுகிறது! ஜப்பான் தயாரிக்கும் முதல் எருச்சுனைக் கார் 100 மில்லியன் Yen [85,000 டாலர்] விலையில் கிடைக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது! இந்த முதல் விலையேற்றம் பின்னால் போகப் போகக் குறையும்!

2004 ஜூலை டெமாகிரிடிக் கன்வென்ஷன் விழாவில் புது யுக எருச்சுனை எரிசக்தி

21 ஆம் நூற்றாண்டின் துவக்கத்திலே எருச்சுனை எரிசக்திச் சாதனங்கள் உலகில் பணிபுரியத் துவங்கி விட்டன! 250 Kw ஆற்றல் அளிக்கும் நேரடி எருச்சுனை நிலையத்தின் எரிசக்தி [Direct FuelCell (DFC)] 2004 ஜூலை 26-29 இல் பாஸ்டனில் நடந்த டெமாகிரடிக் நேஷனல் கன்வென்ஷன் விழாவில் மின்சக்தி பரிமாறியது. இயல்வள வாயு [Natural Gas] பயன்படுத்தப் பட்ட அந்த எரு மின்சுனையில் ஹைடிரஜன் எரியாமல், மின்னியல் இரசாயன முறையில் இயங்கியதால், நச்சு வாயுக்கள் வெளியாக வில்லை! DFC எருச்சுனைகள் மிகத் துப்புரவான மின்சாரம் அளிக்கும் புது யுக எரிசக்தி மின்கலன்கள். பாஸ்டன் மேயர் தாமஸ் மெனினோ ‘2004 பாஸ்டன் டெமாகிரிடிக் கன்வென்ஷன் எருச்சுனை எரிசக்தியை முதன்முதல் பயன்படுத்திய பேரவை விழா ‘ என்று பெருமிதம் கொண்டார்! ‘பாஸ்டன் நகரில் நடந்த டெமாகிரிடிக் கன்வென்ஷன் விழா அமெரிக்காவுக்குச் சூழ்வெளித் தூய எரிசக்தியை எடுத்துக் காட்டும் ஒரு கண்காட்சி மாளிகையாய் அமைந்தது ‘.

எருச்சுனை நிறுவகத்தின் முதியத் துணை அதிபர், ஹெர்பர்ட் நாக் [Herbert Nock] ‘இரண்டு வாரத்திற்குள் 250 Kw நிலையத்தை நிறுவிப் பயிற்சித்துத் துவக்கி இயக்கிவிட்டோம் ‘ என்று பெருமை யடித்துக் கொண்டார். ‘பாஸ்டன் நகர மையத்தில் எந்த வித நச்சு வாயுக்களை வெளியேற்றாமல், மக்கள் நுகரும் காற்றை மாசு படுத்தாமல், புது எரிசக்திச் சாதனம் தூயதாய் மின்சாரம் பரிமாறிக் கொண்டு வருகிறது. பயன்பாட்டுத் திறன் மிகைப்பட்டுப் பாதி எருப் பரிமாணத்தில் சிறப்பாக இயங்கி வருகிறது! காலிஃப்போர்னியா இருட்டடிப்பு இன்னல் முடிந்து ஓராண்டு நிறைவேறும் நினைவு நாள் நெருங்கும் தருணத்தில், நாம் நினைவு படுத்திக் கொள்ள வேண்டியது இந்த அறிவுரை: மின்சாரக் கூட்டிணைப்பு [Power Grid] இன்னும் உத்திரவாதம் அற்றது! பலவீனமானது! பற்றாக் குறையானது! ஹைடிரஜன் எருச்சுனைகள் [FuelCells] மின்சக்தி பரிமாற்றத்தை உறுதிப் படுத்தி, உத்திரவாதம் அளிக்கும் ஆற்றல் உள்ளவை ‘ என்று அழுத்திப் பேசினார் ஹெர்பர்ட் நாக்!

தகவல்கள்:

1. Biological Production of Hydrogen Fuel By David Freeman CEO, California Power Authority [Oct 24, 2003]

2. Hydrogen: The Next Generation -Hydrogen Production from Biomass & Organic Waste By: Jessica Gorman Science News [Oct 12, 2002]

3. Marshall Cavendish Illustrated Encyclopedia of Science & Technology [1979]

4. The World Book Encyclopedia of Science, Chemistry Today [1989]

5. The Pros & Cons of Hydrogen [http://carbon.cfr.washington.edu/]

6. Hydrogen Power could generate the Future By: Jason Harmon

7. The Little Cell that could Power an Energy Revolution

8. Hydrogen Basics & Safety, Fuel Tanks & Their Testing By Laurie Powers

9. Fuel Cell Technology By: Ron Kander

10 Encyclopaedia of Britannica: Hydrogen & Its Compounds [1978]

11 Pennsylvania State Engineers Boost Hydrogen Production from Fermentation, University Park, PA, USA (Biological Hydrogen Production Measured in Batch anaerobic Respirometers) [June 3, 2002]

12 Fuel Cell Today (FuelCell Energy Begins Operations to Power Democratic National Convention in Boston) [www.FuelCellToday.com] [July 13, 2004]

****

jayabarat@tnt21.com [S. Jayabarathan]

Series Navigation

---