இந்தியா ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பத்துடன் தூய்மையான இயக்கத்திற்கு அழுத்தம் கொடுக்கிறது. இது ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கலன்கள் (hydrogen fuel cells) ஆகும். இந்த எரிபொருள் மின்கலன்கள் சுத்தமான, அமைதியான மற்றும் நம்பகமான மின்சாரத்தை வழங்குகின்றன. ஆனால், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கலன்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன? 2070-ம் ஆண்டுக்குள் இந்தியாவின் நிகர-பூஜ்ஜிய உமிழ்வு இலக்கை ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்கள் எவ்வாறு ஆதரிக்கின்றன?
இந்தியா நிலையான போக்குவரத்தை நோக்கி நகர்வதை விரைவுபடுத்துகையில், பல்வேறு துறைகளில் உள்ள முக்கிய நிறுவனங்கள் பசுமை ஹைட்ரஜன் இயக்கத்தை ஏற்றுக்கொள்கின்றன. கடந்த வாரம், சத்தீஸ்கரில் சுரங்க தளவாடங்களுக்காக இந்தியாவின் முதல் ஹைட்ரஜன் இயங்கும் டிரக் பயன்படுத்தப்பட்டது.
இதைத் தொடர்ந்து, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்களை (hydrogen fuel cell vehicles (HFCV)) பெருமளவில் சந்தைப்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை ஆராய இந்திய எண்ணெய் நிறுவனம் ஹூண்டாய் மோட்டார் இந்தியாவுடன் ஒரு புரிந்துணர்வு ஒப்பந்தத்தில் கையெழுத்திட்டது. அதே நேரத்தில், ஹைட்ரஜன் மூலம் இயங்கும் இரயிலை அறிமுகப்படுத்தும் திட்டங்களை இந்திய இரயில்வே அறிவித்துள்ளது.
இந்த முன்னேற்றங்கள், மாற்றத்திற்குப் பின்னால் உள்ள தொழில்நுட்பத்தை ஆராய வேண்டியதன் அவசியத்தை எடுத்துக்காட்டுகின்றன. ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்களுக்கு ஆற்றல் அளிக்கும் மின்கலன்களைக் கொண்டுள்ளன.
ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கலன்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன?
ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கலன்கள் (Hydrogen Fuel Cells (HFCs)) சுத்தமான, அமைதியான மற்றும் நம்பகமான மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. ஹைட்ரஜனில் சேமிக்கப்பட்ட வேதியியல் ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுவதன் மூலம் அவை இதைச் செய்கின்றன. ஒரு HFC-ன் முக்கிய பாகங்கள் சவ்வு மின்முனை அசெம்பிளி (Membrane Electrode Assembly (MEA)) மற்றும் இருமுனைத் தகடுகள் (bipolar plates) ஆகும்.
மின்வேதியியல் எதிர்வினை நடைபெறும் இடம் சவ்வு மின்முனை அசெம்பிளி (Membrane Electrode Assembly (MEA)) ஆகும். இது இரண்டு வினையூக்கி அடுக்குகளுக்கு இடையில் வைக்கப்பட்டுள்ள புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு (Proton Exchange Membrane (PEM))-ஐக் கொண்டுள்ளது. ஹைட்ரஜன் வாயு எரிபொருள் கலத்திற்குள் நுழையும் இடம் ஆனோடு ஆகும். மேலும் காற்றிலிருந்து ஆக்ஸிஜன் நுழையும் இடம் கேத்தோடு ஆகும். வாயு பரவல் அடுக்குகள் MEA-ஐச் சுற்றி உள்ளன. இந்த அடுக்குகள் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் வாயுக்களை விநியோகிக்கவும், நீர் மற்றும் வெப்பம் போன்ற துணை தயாரிப்புகளை அகற்றவும் உதவுகின்றன.
அதை விரிவாக புரிந்துகொள்வோம். முதலாவதாக, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் (H2) ஆனோடு வழியாக அனுப்பப்படுகிறது மற்றும் ஒரு வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தி ஆக்ஸிஜனேற்றம் மூலம் புரோட்டான்கள் (H+) மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் (e-) ஆக பிரிக்கப்படுகிறது. பின்னர் PEM ஆனது புரோட்டான்களை மட்டுமே கேத்தோடிற்குச் செல்ல அனுமதிக்கிறது. எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற சுற்று வழியாக பாய்ந்து மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. கேத்தோடில், காற்றில் இருந்து ஆக்ஸிஜன் (O2) வினையூக்கியுடன் தொடர்பு கொள்கிறது மற்றும் குறைப்புக்கு உட்படுகிறது.
பின்னர் ஆக்ஸிஜன், சவ்வு வழியாகச் சென்ற புரோட்டான்களுடனும், வெளிப்புறச் சுற்றிலிருந்து எலக்ட்ரான்களுடனும் வினைபுரிந்து தண்ணீரை (H2O) உருவாக்குகிறது. இருமுனைத் தகடுகள் வாயு விநியோகம், ஒரு அடுக்கில் உள்ள செல்களுக்கு இடையே எலக்ட்ரான் கடத்தல் மற்றும் வெப்ப மேலாண்மைக்கு உதவுகின்றன.
இந்த தொடர்ச்சியான மின்வேதியியல் செயல்முறை ஹைட்ரஜனில் உள்ள வேதியியல் ஆற்றலை நேரடியாக மின் ஆற்றலாக மாற்றுகிறது. இதற்கு, ஒரே துணைப் பொருள் நீராவி (water vapour) மட்டுமே. எரிபொருள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றிகள் வழங்கப்படும் வரை இந்த செயல்முறை ஆற்றலை உருவாக்க முடியும். HFC-கள் மின்வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம் செயல்படுவதால், அவற்றுக்கு நகரும் பாகங்கள் இல்லை. இது அவற்றை அமைதியாகவும் மிகவும் நம்பகமானதாகவும் ஆக்குகிறது.
இந்த தொடர்ச்சியான மின்வேதியியல் செயல்முறை ஹைட்ரஜனின் இரசாயன ஆற்றலை நேரடியாக நீராவியுடன் ஒரே துணை உற்பத்தியாக மின் ஆற்றலாக மாற்றுகிறது. எரிபொருள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றங்கள் வழங்கப்படும் வரை இந்த தொடர்ச்சியான செயல்முறை ஆற்றலை உருவாக்க முடியும். மின் வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம் அவற்றின் செயல்பாட்டின் காரணமாக, HFC-களுக்கு நகரும் பாகங்கள் இல்லை. அவற்றின் செயல்பாட்டை அமைதியாகவும் மிகவும் நம்பகமானதாகவும் ஆக்குகிறது.
ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்களின் நன்மைகள்
ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கலன்களின் (HFC) இந்த தொழில்நுட்ப நன்மைகள் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்களின் (HFCVs) முதுகெலும்பாக அமைகின்றன. அவை மாசற்ற போக்குவரத்தில் குறிப்பிடத்தக்க புதுமையைப் பிரதிபலிக்கின்றன. முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, அவை எரிபொருள் மின்கலன்கள்மூலம் இயங்கும் மின்சார மோட்டார்களில் இயங்குகின்றன. அவை வளிமண்டல ஆக்ஸிஜனுடன் அழுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜனின் மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. இது ஒரு துணை தயாரிப்பாக நீராவியை மட்டுமே வெளியிடுகின்றன.
அவர்கள் மின்சார மோட்டார்களைப் பயன்படுத்துவதால், HFCV-கள் மின்சார வாகனங்கள் (EV கள்) என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அவை மிகக் குறைந்த அளவு பசுமை இல்ல வாயுக்களை உற்பத்தி செய்கின்றன மற்றும் உடல்நலப் பிரச்சினைகளை ஏற்படுத்தும் காற்று மாசுபாடுகள் எதுவும் இல்லை. ஹைட்ரஜன் பூமியில் மிக அதிகமாக உள்ள தனிமங்களில் ஒன்றாக இருப்பதால், வழக்கமான உள் எரிப்பு இயந்திரம் (Internal Combustion Engine (ICE)) வாகனங்களுக்கு சாத்தியமான மாற்றாக இது வலுவான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது.
எனவே, சுத்தமான மற்றும் நிலையான போக்குவரத்து அமைப்புகளுக்கான தேடலில் HFCVகள் பரந்த அளவிலான நன்மைகளை வழங்குகின்றன. அவற்றில் நீராவியைத் தவிர வேறு எந்த வாகன வெளியேற்ற உமிழ்வுகளும் (tailpipe emissions) இல்லை. இது உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட காற்று மாசுபாட்டைத் தடுப்பதை உறுதி செய்கிறது. இது, மோசமான காற்றின் தரத்துடன் போராடும் நகரங்களுக்கு இது முக்கியமான முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருக்கலாம்.
HFCV-கள் வழக்கமான ICE வாகனங்களைப் போலவே விரைவான எரிபொருள் நிரப்புதலையும் அனுமதிக்கின்றன. மேலும், நீட்டிக்கப்பட்ட ஓட்டுநர் வரம்புகளை வழங்குகின்றன. இது பேட்டரி EV-களில் பொதுவாகக் காணப்படும் வரம்புகள் மற்றும் நீண்ட ரீசார்ஜ் நேரங்கள் பற்றிய கவலைகளைக் குறைக்கிறது. கூடுதலாக, அவற்றின் அமைதியான செயல்பாடு மற்றும் திறமையான ஆற்றல் மாற்றம் அதிக நன்மைகளாகும்.
கூடுதலாக, ஹைட்ரஜனின் உயர் ஆற்றல்-எடை விகிதம் (high energy-to-weight ratio) அதிக அளவு அல்லது அதிக எரிபொருள் சேமிப்பு தேவையில்லாமல் நீண்ட வரம்பிற்கு அனுமதிக்கிறது. இது பேருந்துகள் மற்றும் டிரக்குகள் போன்ற பெரிய வாகனங்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. இருப்பினும், HFCV-களுக்கும் சவால்கள் உள்ளன.
சவால்கள்
HFCV-கள் அதிக ஆற்றலைக் கொண்டிருந்தாலும், அவற்றின் பெரிய அளவிலான பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்தும் சில குறைபாடுகள் உள்ளன. இந்தியாவில், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் நிரப்பும் உள்கட்டமைப்பு மிகவும் குறைவாகவே உள்ளது. இந்த வாகனங்கள் எவ்வளவு தூரம் மற்றும் எங்கு இயங்க முடியும் என்பதை இது பாதிக்கிறது.
கூடுதலாக, ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்தல், அதை சுருக்குதல், அதை கொண்டு செல்வது மற்றும் சேமித்து வைப்பது அனைத்தும் மிகவும் விலை உயர்ந்தவையாகும். குறிப்பாக, நிலையான முறைகளைப் பயன்படுத்தும் போது. இதன் விளைவாக, HFCV-களையும் அவற்றின் உள்கட்டமைப்பையும் உருவாக்கத் தேவையான ஆரம்ப முதலீடு பேட்டரி மின்சார வாகனங்களைவிட (EVs) மிக அதிகம்.
பொருட்களின் அதிக விலை மற்றும் சிறிய அளவிலான உற்பத்தி சிக்கலை மோசமாக்குகிறது. எரிபொருள் மின்கலன்கள் எவ்வளவு காலம் நீடிக்கும் மற்றும் அவை எவ்வளவு நீடித்து உழைக்கின்றன என்பதை மேம்படுத்த வேண்டிய அவசியமும் உள்ளது. ஹைட்ரஜனின் பாதுகாப்பு குறித்த பொதுமக்களின் கவலைகள், கடுமையான பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகளுடன்கூட, HFCV-களின் பயன்பாட்டை மெதுவாக்கலாம்.
HFCV-கள் சுத்தமான போக்குவரத்தை வழங்குகின்றன மற்றும் பயன்பாட்டின் போது கார்பன் உமிழ்வை உருவாக்குவதில்லை என்பதையும் புரிந்துகொள்வது அவசியம். இருப்பினும், அவற்றின் ஒட்டுமொத்த நிலைத்தன்மையும் ஹைட்ரஜனின் மூலத்தைப் பொறுத்தது. HFCV-கள் உண்மையிலேயே சுத்தமாகவும் நிலையானதாகவும் இருக்க, ஹைட்ரஜன் பசுமை ஹைட்ரஜனாக இருக்க வேண்டும். மின்னாற்பகுப்பு மூலம் தண்ணீரைப் பிரிக்க புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி இந்த வகை ஹைட்ரஜன் தயாரிக்கப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை கிட்டத்தட்ட எந்த பசுமை இல்ல வாயு (GHG) உமிழ்வையும் உற்பத்தி செய்யாது.
நீல ஹைட்ரஜன், சாம்பல் ஹைட்ரஜன் மற்றும் பழுப்பு ஹைட்ரஜன் போன்ற பிற வகையான ஹைட்ரஜன் அனைத்தும் வெவ்வேறு நிலைகளில் கார்பனை உற்பத்தி செய்கின்றன. நீல ஹைட்ரஜன் கார்பன் பிடிப்புடன் கூடிய புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. சாம்பல் ஹைட்ரஜன் இயற்கை எரிவாயுவிலிருந்து வருகிறது மற்றும் பழுப்பு ஹைட்ரஜன் பழுப்பு நிலக்கரியிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. இவை சுத்தமான எரிசக்தி ஆதாரங்களாகக் கருதப்படவில்லை.
2023-ம் ஆண்டில், மத்திய அமைச்சரவை தேசிய பசுமை ஹைட்ரஜன் மிஷனை (National Green Hydrogen Mission (NGHM) அங்கீகரித்தது. 2047-ம் ஆண்டுக்குள் எரிசக்தி சுதந்திரம் மற்றும் 2070-ம் ஆண்டுக்குள் நிகர பூஜ்ஜியத்தை அடைதல் என்ற இந்தியாவின் இலக்குகளில் பசுமை ஹைட்ரஜனின் முக்கியத்துவத்தை இந்தப் பணி அங்கீகரிக்கிறது. புதிய மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி அமைச்சகம் (MNRE) இந்தப் பணியை ஆதரிக்கிறது. பசுமை ஹைட்ரஜன் மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்களை உற்பத்தி செய்தல், பயன்படுத்துதல் மற்றும் ஏற்றுமதி செய்வதில் இந்தியாவை உலகளாவிய தலைவராக மாற்றுவதை NGHM நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.
அதன் இலக்குகளை அடைய, இந்தப் பணி ஆண்டுக்கு குறைந்தது 5 மில்லியன் மெட்ரிக் டன் (MMT) பசுமை ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. NGHM, கனரக, நீண்ட தூர போக்குவரத்தை HFCVகள் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய ஒரு முக்கியமான பகுதியாக அடையாளம் கண்டுள்ளது. இது 'ஹைட்ரஜன் நெடுஞ்சாலைகள்' (Hydrogen Highways) என்ற யோசனையை முன்மொழிந்துள்ளது. இந்த நெடுஞ்சாலைகளில் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி மற்றும் விநியோக உள்கட்டமைப்பு, எரிபொருள் நிரப்பும் நிலையங்கள் இருக்கும். இது மாநிலங்களுக்கு இடையேயான பேருந்துகள் மற்றும் சரக்கு லாரிகள் போன்ற வணிக வாகனங்களின் பூஜ்ஜிய-உமிழ்வு இயக்கத்தை அனுமதிக்கும்.
ஹைட்ரஜன் பள்ளத்தாக்கு கண்டுபிடிப்பு கிளஸ்டர் (Hydrogen Valley Innovation Cluster (HVIC)) திட்டம் NGHM-ன் ஒரு முக்கிய பகுதியாகும். குறிப்பிட்ட பிராந்தியங்களில் பல்வேறு துறைகளில் ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்பங்களை ஊக்குவிப்பதை இது நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது, 'ஹைட்ரஜன் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள்' அல்லது 'ஹைட்ரஜன் பள்ளத்தாக்குகளை' உருவாக்குகிறது. HVIC திட்டத்தின் முக்கிய கவனம் இயக்கம் (mobility), தொழில் (industry) மற்றும் ஆற்றல் (energy) ஆகியவற்றில் உள்ளது.
ஹைட்ரஜன் தொடர்பான செயல்பாடுகளின் கொத்துக்களை உருவாக்க இந்த திட்டம் திட்டமிட்டுள்ளது. இது தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியை விரைவுபடுத்த உதவும். இந்தியாவிற்கு பசுமை ஹைட்ரஜனை ஒரு நடைமுறை மற்றும் நீண்டகால எரிசக்தி தீர்வாக மாற்றுவதற்குத் தேவையான உள்கட்டமைப்பை உருவாக்கவும் இது உதவும். இந்த அணுகுமுறை படிப்படியாகவும் பரவலாக்கப்படும். கேரளா, தமிழ்நாடு, குஜராத், மகாராஷ்டிரா மற்றும் ராஜஸ்தானில் HVIC திட்டங்கள் ஏற்கனவே தொடங்கப்பட்டுள்ளன.
சுருக்கமாக, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்களை (HFCVs) பெரிய அளவில் ஏற்றுக்கொள்வதற்கு பல முனைகளில் முயற்சிகள் தேவைப்படும். இதில் முதலாவதாக, பசுமை ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியை அதிகரிக்க வேண்டும். இரண்டாவதாக, ஹைட்ரஜன் நெடுஞ்சாலைகள் திட்டத்தை உயிர்ப்பிக்க நாடு முழுவதும் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் நிரப்பும் நிலையங்கள் அமைக்கப்பட வேண்டும். மூன்றாவதாக, ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் முதலீடு செய்வது சமமாக முக்கியமானது. இது செலவுகளைக் குறைக்கவும் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கலன்களின் ஆயுட்காலத்தை மேம்படுத்தவும் உதவும்.
கூடுதலாக, அரசாங்கம் ஆதரவான கொள்கைகள் மற்றும் சலுகைகளை வழங்க வேண்டும். சுத்தமான வாகனங்களின் பயன்பாட்டை ஊக்குவிக்கும் மானியங்கள் மற்றும் விதிகள் இதில் அடங்கும். இத்தகைய நடவடிக்கைகள் நுகர்வோர் இந்த வாகனங்களை முன்கூட்டியே தத்தெடுக்க உதவும். சுத்தமான ஹைட்ரஜன் பொருளாதாரத்தை உருவாக்குவது, இந்தியா அதன் சுத்தமான எரிசக்தி இலக்குகளை அடையவும் நிகர பூஜ்ஜிய இலக்குகளை அடையவும் உதவுவதில் பெரிய பங்கு வகிக்கும்.