ফুয়েল সেল: প্রকার, অপারেশনের নীতি এবং বৈশিষ্ট্য

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 13:50

হাইড্রোজেন একটি পরিষ্কার জ্বালানী কারণ এটি শুধুমাত্র জল উত্পাদন করে এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্স ব্যবহার করে পরিষ্কার শক্তি সরবরাহ করে। এটি একটি জ্বালানী কোষে সংরক্ষণ করা যেতে পারে যা একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রূপান্তর ডিভাইস ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। হাইড্রোজেন ভবিষ্যতের বিপ্লবী শক্তির উত্স, তবে এর বিকাশ এখনও খুব সীমিত। কারণ: নকশার শক্তি নিবিড় প্রকৃতির কারণে যে শক্তি উত্পাদন করা কঠিন, খরচ কার্যকারিতা এবং সন্দেহজনক শক্তি ভারসাম্য। কিন্তু এই শক্তি বিকল্পটি শক্তি সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে আকর্ষণীয় দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করে, বিশেষ করে যখন এটি পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্সের ক্ষেত্রে আসে৷

ফুয়েল সেল অগ্রগামী

উনিশ শতকের প্রথম দিকে হামফ্রি ডেভি এই ধারণাটি কার্যকরভাবে প্রদর্শন করেছিলেন। এটি 1838 সালে খ্রিস্টান ফ্রেডরিখ শোনবেইনের অগ্রণী কাজ দ্বারা অনুসরণ করা হয়েছিল। 1960 এর দশকের গোড়ার দিকে, নাসা, শিল্প অংশীদারদের সহযোগিতায়, জেনারেটর তৈরি করতে শুরু করেমনুষ্যবাহী মহাকাশ ফ্লাইটের জন্য এই ধরনের। এর ফলে PEMFC এর প্রথম ব্লক।

আরেক GE গবেষক, লিওনার্ড নিড্রাক, অনুঘটক হিসাবে প্লাটিনাম ব্যবহার করে গ্রুবের PEMFC আপগ্রেড করেছেন৷ Grubb-Niedrach আরও NASA এর সহযোগিতায় বিকশিত হয়েছিল এবং 1960 এর দশকের শেষের দিকে জেমিনি স্পেস প্রোগ্রাম দ্বারা ব্যবহৃত হয়েছিল। ইন্টারন্যাশনাল ফুয়েল সেল (আইএফসি, পরে ইউটিসি পাওয়ার) অ্যাপোলো স্পেস ফ্লাইটের জন্য 1.5 কিলোওয়াট ডিভাইস তৈরি করেছে। তারা তাদের মিশনের সময় মহাকাশচারীদের জন্য বিদ্যুতের পাশাপাশি পানীয় জলের ব্যবস্থা করেছিল। আইএফসি পরবর্তীতে 12 কিলোওয়াট ইউনিট তৈরি করে যা সমস্ত মহাকাশযান ফ্লাইটের জন্য অনবোর্ড পাওয়ার সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয়।

স্বয়ংচালিত উপাদানটি প্রথম 1960 এর দশকে গ্রুল দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল। জিএম "ইলেকট্রোভান" গাড়িতে ইউনিয়ন কার্বাইড ব্যবহার করেছেন। এটি শুধুমাত্র একটি কোম্পানির গাড়ি হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল, কিন্তু একটি সম্পূর্ণ ট্যাঙ্কে 120 মাইল পর্যন্ত ভ্রমণ করতে পারে এবং প্রতি ঘন্টায় 70 মাইল পর্যন্ত গতিতে পৌঁছাতে পারে। Kordesch এবং Grulke 1966 সালে একটি হাইড্রোজেন মোটরসাইকেল নিয়ে পরীক্ষা করেছিলেন। এটি একটি নিক্যাড ব্যাটারি সহ একটি সেল হাইব্রিড যা একটি চিত্তাকর্ষক 1.18L/100km অর্জন করেছিল। এই পদক্ষেপে উন্নত ই-বাইক প্রযুক্তি এবং ই-মোটরসাইকেলের বাণিজ্যিকীকরণ রয়েছে।

2007 সালে, জ্বালানীর উত্সগুলি বিস্তৃত অঞ্চলে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছিল, সেগুলি লিখিত ওয়ারেন্টি এবং পরিষেবার ক্ষমতা সহ শেষ ব্যবহারকারীদের কাছে বিক্রি করা শুরু হয়েছিল, যেমন বাজার অর্থনীতির প্রয়োজনীয়তা এবং মান পূরণ করুন। এইভাবে, বাজারের কয়েকটি অংশ চাহিদার উপর ফোকাস করতে শুরু করে। বিশেষ করে হাজার হাজার সহায়ক শক্তিPEMFC এবং DMFC (APU) ইউনিটগুলি বিনোদন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে: নৌকা, খেলনা এবং প্রশিক্ষণের কিট৷

Horizon অক্টোবর 2009 সালে প্রথম বাণিজ্যিক Dynario ইলেকট্রনিক সিস্টেম দেখায় যা মিথানল কার্টিজে চলে। হরাইজন ফুয়েল সেল মোবাইল ফোন, জিপিএস সিস্টেম, ক্যামেরা বা ডিজিটাল মিউজিক প্লেয়ার চার্জ করতে পারে।

হাইড্রোজেন উৎপাদন প্রক্রিয়া

হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষ হল এমন পদার্থ যা জ্বালানী হিসাবে হাইড্রোজেন ধারণ করে। হাইড্রোজেন জ্বালানী হল একটি শূন্য-নিঃসরণ জ্বালানী যা জ্বলনের সময় বা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি নির্গত করে। জ্বালানী কোষ এবং ব্যাটারি রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে, কিন্তু আগেরটি যতক্ষণ জ্বালানি থাকবে ততক্ষণ বিদ্যুৎ উৎপাদন করবে, এভাবে কখনই চার্জ হারাবে না।

হাইড্রোজেন উৎপাদনের তাপীয় প্রক্রিয়ায় সাধারণত বাষ্প সংস্কার জড়িত থাকে, একটি উচ্চ-তাপমাত্রার প্রক্রিয়া যেখানে বাষ্প হাইড্রোজেন নির্গত করার জন্য একটি হাইড্রোকার্বন উৎসের সাথে বিক্রিয়া করে। হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য অনেক প্রাকৃতিক জ্বালানি সংস্কার করা যেতে পারে।

আজ প্রায় 95% হাইড্রোজেন গ্যাস সংস্কার থেকে উত্পাদিত হয়। ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা জলকে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনে বিভক্ত করা হয়, একটি যন্ত্রে যা বিপরীত দিকে একটি দিগন্ত জিরো ফুয়েল সেলের মতো কাজ করে৷

সৌর ভিত্তিক প্রক্রিয়া

তারা হাইড্রোজেন তৈরির জন্য আলোকে এজেন্ট হিসেবে ব্যবহার করে। বিদ্যমানসোলার প্যানেলের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন প্রক্রিয়া:

1. ফটোবায়োলজিক্যাল;
2. ফটো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল;
3. রৌদ্রোজ্জ্বল;
4. থার্মোকেমিক্যাল।

ফটোবায়োলজিক্যাল প্রক্রিয়া ব্যাকটেরিয়া এবং সবুজ শৈবালের প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষী কার্যকলাপ ব্যবহার করে।

ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়াগুলি জলকে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে আলাদা করার জন্য বিশেষ সেমিকন্ডাক্টর৷

থার্মোকেমিক্যাল হাইড্রোজেন সৌর উৎপাদন অন্যান্য প্রজাতি যেমন ধাতব অক্সাইডের সাথে জল বিচ্ছেদ বিক্রিয়ার জন্য ঘনীভূত সৌর শক্তি ব্যবহার করে।

জৈবিক প্রক্রিয়া ব্যাকটেরিয়া এবং অণুজীবের মতো জীবাণু ব্যবহার করে এবং জৈবিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে হাইড্রোজেন তৈরি করতে পারে। অণুজীব জৈববস্তু রূপান্তরে, জীবাণু জৈব পদার্থ যেমন জৈব পদার্থকে ভেঙ্গে ফেলে, যখন ফটোবায়োলজিক্যাল প্রক্রিয়ায়, জীবাণু সূর্যালোককে উৎস হিসেবে ব্যবহার করে।

প্রজন্মের উপাদান

উপাদানগুলির ডিভাইসগুলি কয়েকটি অংশ দিয়ে তৈরি। প্রতিটির তিনটি প্রধান উপাদান রয়েছে:

• অ্যানোড;
• ক্যাথোড;
• পরিবাহী ইলেক্ট্রোলাইট।

হরাইজন ফুয়েল সেলের ক্ষেত্রে, যেখানে প্রতিটি ইলেক্ট্রোড একটি উচ্চ পৃষ্ঠের অংশের উপাদান দিয়ে তৈরি হয় যা একটি প্ল্যাটিনাম অ্যালয় অনুঘটক দিয়ে গর্ভধারণ করে, ইলেক্ট্রোলাইট উপাদানটি একটি ঝিল্লি এবং এটি একটি আয়ন পরিবাহী হিসাবে কাজ করে। বৈদ্যুতিক উৎপাদন দুটি প্রাথমিক রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা চালিত হয়। বিশুদ্ধ ব্যবহার উপাদান জন্যH_2।

আনোডে থাকা হাইড্রোজেন গ্যাস প্রোটন এবং ইলেকট্রনে বিভক্ত হয়। পূর্ববর্তীগুলি ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লির মাধ্যমে বাহিত হয় এবং পরবর্তীগুলি এটির চারপাশে প্রবাহিত হয়, একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে। চার্জযুক্ত আয়ন (H + এবং e -) ক্যাথোডে O_{2 এর সাথে একত্রিত হয়, জল এবং তাপ মুক্ত করে। আজ বিশ্বকে প্রভাবিত করে এমন অনেক পরিবেশগত সমস্যা টেকসই উন্নয়ন এবং গ্রহ রক্ষার দিকে অগ্রগতি অর্জনের জন্য সমাজকে গতিশীল করছে। এখানে প্রেক্ষাপটে, মূল ফ্যাক্টর হল প্রকৃত মৌলিক শক্তি সংস্থানগুলিকে অন্যদের সাথে প্রতিস্থাপন করা যা মানুষের চাহিদা সম্পূর্ণরূপে পূরণ করতে পারে৷}

বিশ্লেষিত উপাদানগুলি এমন একটি ডিভাইস, যার কারণে এই দিকটি সবচেয়ে সম্ভাব্য সমাধান খুঁজে পেয়েছে, যেহেতু উচ্চ দক্ষতার সাথে এবং CO নির্গমন ছাড়াই পরিষ্কার জ্বালানী থেকে বৈদ্যুতিক শক্তি পাওয়া সম্ভব_{2 ।}

প্ল্যাটিনাম অনুঘটক

প্ল্যাটিনাম হাইড্রোজেন অক্সিডেশনের জন্য অত্যন্ত সক্রিয় এবং এটি সবচেয়ে সাধারণ ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট উপাদান হিসাবে অবিরত। প্ল্যাটিনাম-হ্রাস করা জ্বালানী কোষ ব্যবহার করে হরাইজন-এর গবেষণার প্রধান ক্ষেত্রগুলির মধ্যে একটি হল স্বয়ংচালিত শিল্পে, যেখানে পরিবাহী কার্বনে সমর্থিত প্ল্যাটিনাম ন্যানো পার্টিকেলগুলি থেকে তৈরি প্রকৌশলী অনুঘটকগুলি নিকট ভবিষ্যতে পরিকল্পনা করা হয়েছে৷ এই উপকরণগুলিতে অত্যন্ত বিচ্ছুরিত ন্যানো পার্টিকেল, উচ্চ ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক সারফেস এরিয়া (ESA) এবং উচ্চ তাপমাত্রায় ন্যূনতম কণা বৃদ্ধির সুবিধা রয়েছে, এমনকি উচ্চ Pt লোডিং স্তরেও।

Pt-যুক্ত অ্যালয়গুলি মিথানল বা সংস্কারের মতো বিশেষ জ্বালানী উত্সগুলিতে চলমান ডিভাইসগুলির জন্য দরকারী (H₂, CO₂, CO এবং N_{2)। মিথানল অক্সিডেশন এবং কার্বন মনোক্সাইড বিষক্রিয়ার কোন সম্ভাবনার ক্ষেত্রে Pt/Ru অ্যালয়গুলি বিশুদ্ধ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল Pt অনুঘটকের তুলনায় উন্নত কর্মক্ষমতা দেখিয়েছে। Pt 3 Co হল আগ্রহের আরেকটি অনুঘটক (বিশেষ করে হরাইজন ফুয়েল সেল ক্যাথোডের জন্য) এবং উন্নত অক্সিজেন হ্রাস প্রতিক্রিয়া দক্ষতার পাশাপাশি উচ্চ স্থিতিশীলতা দেখিয়েছে।}

Pt/C এবং Pt 3 Co/C অনুঘটকগুলি পৃষ্ঠের কার্বন স্তরগুলিতে অত্যন্ত বিচ্ছুরিত ন্যানো পার্টিকেলগুলি দেখাচ্ছে৷ একটি ফুয়েল সেল ইলেক্ট্রোলাইট নির্বাচন করার সময় বিবেচনা করার জন্য বেশ কয়েকটি মূল প্রয়োজনীয়তা রয়েছে:

1. উচ্চ প্রোটন পরিবাহিতা।
2. উচ্চ রাসায়নিক এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা।
3. গ্যাসের ব্যাপ্তিযোগ্যতা কম।

হাইড্রোজেন শক্তির উৎস

হাইড্রোজেন হল মহাবিশ্বের সবচেয়ে সহজ এবং প্রচুর পরিমাণে উপাদান। এটি জল, তেল, প্রাকৃতিক গ্যাস এবং সমগ্র জীবজগতের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। এর সরলতা এবং প্রাচুর্য সত্ত্বেও, পৃথিবীতে তার প্রাকৃতিক বায়বীয় অবস্থায় হাইড্রোজেন খুব কমই পাওয়া যায়। এটি প্রায় সবসময় অন্যান্য উপাদানের সাথে মিলিত হয়। এবং এটি তেল, প্রাকৃতিক গ্যাস, জৈববস্তু থেকে বা সৌর বা বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যবহার করে জল পৃথক করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে৷

একবার হাইড্রোজেন আণবিক H₂ হিসাবে গঠিত হলে, অণুতে উপস্থিত শক্তি মিথস্ক্রিয়া দ্বারা নির্গত হতে পারেO₂ সহ। এটি অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন বা হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষ দিয়ে অর্জন করা যেতে পারে। তাদের মধ্যে, শক্তি H_{2 কম শক্তি হ্রাস সহ বৈদ্যুতিক প্রবাহে রূপান্তরিত হয়। এইভাবে, হাইড্রোজেন হল একটি শক্তি বাহক যা অন্য উৎস থেকে উৎপাদিত শক্তি সরানো, সঞ্চয় ও সরবরাহের জন্য।}

পাওয়ার মডিউলের জন্য ফিল্টার

বিশেষ ফিল্টার ব্যবহার ছাড়া বিকল্প শক্তি উপাদান প্রাপ্তি অসম্ভব। ক্লাসিক ফিল্টারগুলি উচ্চ মানের ব্লকের কারণে বিশ্বের বিভিন্ন দেশে উপাদানগুলির পাওয়ার মডিউলগুলির বিকাশে সহায়তা করে। ফিল্টারগুলি সেল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মিথানলের মতো জ্বালানী প্রস্তুত করতে সরবরাহ করা হয়৷

সাধারণত এই পাওয়ার মডিউলগুলির জন্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে দূরবর্তী স্থানে পাওয়ার সাপ্লাই, ক্রিটিক্যাল সাপ্লাইয়ের জন্য ব্যাকআপ পাওয়ার, ছোট যানবাহনে APU এবং প্রজেক্ট Pa-X-ell-এর মতো সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশন যা যাত্রীবাহী জাহাজে সেল পরীক্ষা করার একটি প্রকল্প।

স্টেইনলেস স্টিল ফিল্টার হাউজিং যা পরিস্রাবণ সমস্যা সমাধান করে। এই চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, শূন্য ভোরের জ্বালানী সেল নির্মাতারা উত্পাদন নমনীয়তা, উচ্চ মানের মান, দ্রুত ডেলিভারি এবং প্রতিযোগিতামূলক দামের কারণে ক্লাসিক ফিল্টার স্টেইনলেস স্টীল ফিল্টার হাউজিংগুলি নির্দিষ্ট করছে৷

হাইড্রোজেন প্রযুক্তি প্ল্যাটফর্ম

হরাইজন ফুয়েল সেল টেকনোলজিস 2003 সালে সিঙ্গাপুরে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং বর্তমানে 5টি আন্তর্জাতিক সহায়ক সংস্থা রয়েছে। ফার্মের মিশনদ্রুত বাণিজ্যিকীকরণ, কম প্রযুক্তির খরচ এবং হাইড্রোজেন সরবরাহে বহু পুরনো বাধা দূর করার জন্য বিশ্বব্যাপী কাজ করে জ্বালানি কোষে একটি পার্থক্য তৈরি করা। ফার্মটি ছোট এবং সাধারণ পণ্যগুলির সাথে শুরু হয়েছিল যেগুলি বড় এবং আরও জটিল অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রস্তুতির জন্য কম পরিমাণে হাইড্রোজেন প্রয়োজন। কঠোর নির্দেশিকা এবং একটি রোডম্যাপ অনুসরণ করে, Horizon দ্রুত বিশ্বের বৃহত্তম সাব-1000W বাল্ক সেল প্রস্তুতকারক হয়ে উঠেছে, শিল্পে বাণিজ্যিক পণ্যের বিস্তৃত নির্বাচন সহ 65 টিরও বেশি দেশে গ্রাহকদের পরিষেবা প্রদান করছে৷

হরাইজন প্রযুক্তি প্ল্যাটফর্মের মধ্যে রয়েছে: PEM - হরাইজন জিরো ডন ফুয়েল সেল (মাইক্রোফুয়েল এবং স্ট্যাক) এবং তাদের উপকরণ, হাইড্রোজেন সাপ্লাই (ইলেক্ট্রোলাইসিস, রিফর্মিং এবং হাইড্রোলাইসিস), হাইড্রোজেন স্টোরেজ ডিভাইস এবং ডিভাইস।

Horizon বিশ্বের প্রথম বহনযোগ্য এবং ব্যক্তিগত হাইড্রোজেন জেনারেটর প্রকাশ করেছে৷ হাইড্রোফিল স্টেশনটি একটি ট্যাঙ্কে পানি পচিয়ে হাইড্রোজেন তৈরি করতে পারে এবং হাইড্রোস্টিক কার্টিজে সংরক্ষণ করে। কঠিন সঞ্চয়স্থান প্রদানের জন্য এগুলিতে হাইড্রোজেন গ্যাসের একটি শোষক খাদ রয়েছে। কার্তুজগুলিকে একটি মিনিপ্যাক চার্জারে ঢোকানো যেতে পারে যা ছোট জ্বালানী ফিল্টার উপাদানগুলি পরিচালনা করতে পারে৷

হরাইজন বা হোম হাইড্রোজেন

Horizon Technologies বাড়িতে ব্যবহারের জন্য হাইড্রোজেন চার্জিং এবং এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম চালু করেছে, পোর্টেবল ডিভাইস চার্জ করার জন্য বাড়িতে শক্তি সঞ্চয় করে। হরাইজন 2006 সালে "এইচ-রেসার" খেলনা দিয়ে নিজেকে আলাদা করেছিল, একটি ছোট হাইড্রোজেন চালিত গাড়ি বছরের "সেরা আবিষ্কার" হিসাবে ভোট দিয়েছে। দিগন্ত অফারহাইড্রোফিল হাইড্রোজেন চার্জিং স্টেশনের মাধ্যমে বাড়িতে শক্তি সঞ্চয়স্থানকে বিকেন্দ্রীকরণ করুন, যা ছোট বহনযোগ্য এবং পুনরায় ব্যবহারযোগ্য ব্যাটারি রিচার্জ করতে সক্ষম। এই হাইড্রোজেন প্ল্যান্টটি চালানোর জন্য এবং বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য শুধুমাত্র জলের প্রয়োজন হয়৷

গ্রিড, সোলার প্যানেল বা একটি বায়ু টারবাইন দ্বারা কাজ প্রদান করা যেতে পারে। সেখান থেকে, স্টেশনের জলের ট্যাঙ্ক থেকে হাইড্রোজেন বের করা হয় এবং ছোট ধাতব সংকর কোষে কঠিন আকারে সংরক্ষণ করা হয়। হাইড্রোফিল স্টেশন, প্রায় $500-এ খুচরা বিক্রি হচ্ছে, ফোনের জন্য একটি আভান্ট-গার্ড সমাধান। এই দামে হাইড্রোফিল ফুয়েল সেল কোথায় পাওয়া যাবে ব্যবহারকারীদের জন্য কঠিন নয়, আপনাকে শুধু ইন্টারনেটে উপযুক্ত অনুরোধ জিজ্ঞাসা করতে হবে।

গাড়ি হাইড্রোজেন চার্জিং

ব্যাটারি চালিত বৈদ্যুতিক গাড়ির মতো, হাইড্রোজেন দ্বারা চালিত গাড়িগুলিও গাড়ি চালানোর জন্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে। কিন্তু এই বিদ্যুৎকে এমন ব্যাটারিতে সংরক্ষণ করার পরিবর্তে যেগুলি চার্জ হতে কয়েক ঘন্টা সময় নেয়, কোষগুলি হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন বিক্রিয়া করে গাড়িতে শক্তি উৎপন্ন করে। প্রতিক্রিয়াটি একটি ইলেক্ট্রোলাইটের উপস্থিতিতে সঞ্চালিত হয় - একটি অ ধাতব কন্ডাকটর, যেখানে বৈদ্যুতিক প্রবাহটি ডিভাইসগুলিতে আয়নগুলির গতিবিধি দ্বারা বাহিত হয় যেখানে দিগন্ত শূন্য জ্বালানী কোষগুলি প্রোটন-এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন দিয়ে সজ্জিত থাকে। তারা নিম্নরূপ কাজ করে:

1. হাইড্রোজেন গ্যাস কোষের "-" অ্যানোড (A) তে সরবরাহ করা হয় এবং অক্সিজেন ধনাত্মক মেরুতে পরিচালিত হয়।
2. অ্যানোডে অনুঘটক হল প্ল্যাটিনাম,হাইড্রোজেন পরমাণু থেকে ইলেকট্রন পরিত্যাগ করে, "+" আয়ন এবং মুক্ত ইলেকট্রন রেখে। শুধুমাত্র আয়নগুলি অ্যানোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে অবস্থিত ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যায়৷
3. ইলেকট্রন একটি বহিরাগত সার্কিট বরাবর চলন্ত বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে। ক্যাথোডে, ইলেকট্রন এবং হাইড্রোজেন আয়ন অক্সিজেনের সাথে একত্রিত হয়ে কোষ থেকে প্রবাহিত জল তৈরি করে।

এখন পর্যন্ত, দুটি জিনিস হাইড্রোজেন চালিত যানবাহনের বড় আকারের উৎপাদনকে বাধাগ্রস্ত করেছে: খরচ এবং হাইড্রোজেন উৎপাদন। সম্প্রতি পর্যন্ত, প্ল্যাটিনাম অনুঘটক, যা হাইড্রোজেনকে একটি আয়ন এবং একটি ইলেকট্রনে বিভক্ত করে, তা নিষেধমূলকভাবে ব্যয়বহুল ছিল৷

কয়েক বছর আগে, হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের প্রতি কিলোওয়াট শক্তির জন্য প্রায় $1,000 বা একটি গাড়ির জন্য প্রায় $100,000 খরচ হত৷ 90 গুণ বেশি কার্যকরী প্লাটিনাম-নিকেল খাদ দিয়ে প্ল্যাটিনাম অনুঘটক প্রতিস্থাপন সহ প্রকল্পের খরচ কমানোর জন্য বিভিন্ন গবেষণা করা হয়েছিল। গত বছর, ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি রিপোর্ট করেছে যে সিস্টেমের খরচ প্রতি কিলোওয়াট 61 ডলারে নেমে এসেছে, যা এখনও স্বয়ংচালিত শিল্পে অপ্রতিদ্বন্দ্বী৷

এক্স-রে কম্পিউটেড টমোগ্রাফি

এই অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার পদ্ধতিটি একটি দ্বি-স্তর উপাদানের গঠন অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়। গঠন অধ্যয়নের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত অন্যান্য পদ্ধতি:

• পারদ অনুপ্রবেশ পোরোসিমেট্রি;
• পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি;
• অপটিক্যাল প্রোফাইলমেট্রি।

ফলাফলগুলি দেখায় যে তাপ এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং গণনা করার জন্য ছিদ্র বিতরণের একটি শক্ত ভিত্তি রয়েছেবিস্তার উপাদানগুলির ছিদ্র পরিমাপ করা তাদের পাতলা, সংকোচনযোগ্য এবং একজাতীয় জ্যামিতির কারণে খুব কঠিন। ফলাফল দেখায় যে জিডিএল কম্প্রেশনের সাথে পোরোসিটি কমে যায়।

ছিদ্রযুক্ত কাঠামো ইলেক্ট্রোডে ভর স্থানান্তরের উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। পরীক্ষাটি বিভিন্ন গরম চাপের চাপে করা হয়েছিল, যা 0.5 থেকে 10 MPa পর্যন্ত ছিল। কর্মক্ষমতা প্রধানত প্ল্যাটিনাম ধাতুর উপর নির্ভর করে, যার দাম খুব বেশি। রাসায়নিক বাইন্ডার ব্যবহারের মাধ্যমে বিস্তার বাড়ানো যেতে পারে। উপরন্তু, তাপমাত্রা পরিবর্তন উপাদানের জীবনকাল এবং গড় কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে। উচ্চ তাপমাত্রার PEMFC-এর অবক্ষয় হার প্রাথমিকভাবে কম এবং তারপর দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এটি পানির গঠন নির্ণয় করতে ব্যবহৃত হয়।

বাণিজ্যিকীকরণের সমস্যা

মূল্য-প্রতিযোগিতামূলক হতে, জ্বালানী সেল খরচ অর্ধেক করতে হবে এবং ব্যাটারির আয়ুও একইভাবে বাড়ানো উচিত। আজ, যাইহোক, অপারেটিং খরচ এখনও অনেক বেশি, কারণ হাইড্রোজেন উৎপাদন খরচ $2.5 থেকে $3, এবং সরবরাহ করা হাইড্রোজেনের দাম $4/কেজির কম হওয়ার সম্ভাবনা নেই। সেলটি কার্যকরভাবে ব্যাটারির সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার জন্য, এটিতে অল্প চার্জ সময় থাকা উচিত এবং ব্যাটারি প্রতিস্থাপনের প্রক্রিয়াটি কম করা উচিত।

বর্তমানে, পলিমার ফুয়েল সেল টেকনোলজির জন্য খরচ হবে US$49/kW যখন ব্যাপকভাবে উৎপাদন করা হয় (প্রতি বছর কমপক্ষে 500,000 ইউনিট)। তবে গাড়ির সঙ্গে পাল্লা দিতে হবেঅভ্যন্তরীণ জ্বলন, স্বয়ংচালিত জ্বালানী কোষ প্রায় $36/kWh পৌঁছাতে হবে। উপাদান খরচ কমিয়ে (বিশেষত, প্ল্যাটিনামের ব্যবহার), শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধি করে, সিস্টেমের জটিলতা হ্রাস করে এবং স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে সঞ্চয় অর্জন করা যেতে পারে। বৃহৎ পরিসরে প্রযুক্তির বাণিজ্যিকীকরণের জন্য বেশ কিছু চ্যালেঞ্জ রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে বেশ কিছু প্রযুক্তিগত বাধা অতিক্রম করা।

ভবিষ্যতের প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ

একটি স্ট্যাকের খরচ উপাদান, কৌশল এবং উত্পাদন কৌশলের উপর নির্ভর করে। উপাদানের পছন্দ শুধুমাত্র ফাংশনের জন্য উপাদানের উপযুক্ততার উপর নির্ভর করে না, কিন্তু কার্যক্ষমতার উপরও নির্ভর করে। উপাদানগুলির মূল কাজগুলি:

1. ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট লোড হ্রাস করুন এবং কার্যকলাপ বাড়ান।
2. স্থায়িত্ব উন্নত করুন এবং অবক্ষয় হ্রাস করুন।
3. ইলেক্ট্রোড ডিজাইনের অপ্টিমাইজেশন।
4. অ্যানোডে অমেধ্য সহনশীলতা উন্নত করুন।
5. উপাদানের জন্য উপকরণ নির্বাচন। এটি প্রাথমিকভাবে কর্মক্ষমতা ত্যাগ না করে খরচের উপর ভিত্তি করে।
6. সিস্টেম ত্রুটি সহনশীলতা।
7. উপাদানটির কার্যক্ষমতা মূলত মেমব্রেনের শক্তির উপর নির্ভর করে।

কোষের কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এমন প্রধান GDL প্যারামিটারগুলি হল বিকারক ব্যাপ্তিযোগ্যতা, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, তাপ পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক সমর্থন। GDL বেধ একটি গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর। একটি ঘন ঝিল্লি আরও ভাল সুরক্ষা, যান্ত্রিক শক্তি, দীর্ঘ প্রসারণ পথ এবং বৃহত্তর তাপ এবং বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের মাত্রা প্রদান করে।

প্রগতিশীল প্রবণতা

বিভিন্ন ধরনের উপাদানগুলির মধ্যে, PEMFC আরও মোবাইল অ্যাপ্লিকেশন (গাড়ি, ল্যাপটপ, মোবাইল ফোন, ইত্যাদি) খাপ খাইয়ে নিচ্ছে, তাই নির্মাতাদের বিস্তৃত পরিসরের আগ্রহ বাড়ছে৷ প্রকৃতপক্ষে, PEMFC-এর অনেক সুবিধা রয়েছে যেমন কম অপারেটিং তাপমাত্রা, উচ্চ বর্তমান ঘনত্বের স্থিতিশীলতা, হালকা ওজন, কমপ্যাক্টনেস, কম খরচ এবং ভলিউম সম্ভাব্যতা, দীর্ঘ পরিষেবা জীবন, দ্রুত স্টার্টআপ এবং বিরতিহীন অপারেশনের জন্য উপযুক্ততা।

PEMFC প্রযুক্তি বিভিন্ন আকারের জন্য উপযুক্ত এবং হাইড্রোজেন তৈরি করার জন্য সঠিকভাবে প্রক্রিয়াজাত করা হলে বিভিন্ন ধরনের জ্বালানির সাথেও ব্যবহার করা হয়। যেমন, এটি ছোট সাবওয়াট স্কেল থেকে মেগাওয়াট স্কেল পর্যন্ত ব্যবহার খুঁজে পায়। 2016-2018 সালে মোট চালানের 88% ছিল PEMFC।