হাইড্রোজেন, মহাবিশ্বের সবচেয়ে হালকা এবং সবচেয়ে প্রাচুর্যপূর্ণ রাসায়নিক উপাদান, পদার্থের একটি মৌলিক বিল্ডিং ব্লক। এটি একটি একক প্রোটন এবং একটি একক ইলেকট্রন নিয়ে গঠিত, যা এটিকে পারমাণবিক সংখ্যা ১ দেয়। যদিও এটি নক্ষত্র এবং গ্যাস জায়ান্টগুলিতে প্রচলিত, এর প্রতিক্রিয়াশীল প্রকৃতির কারণে পৃথিবীতে এর মৌলিক রূপের উপস্থিতি তুলনামূলকভাবে বিরল।
পৃথিবীতে হাইড্রোজেনের প্রাকৃতিক উপস্থিতি
পৃথিবীতে, হাইড্রোজেন খুব কমই একটি মুক্ত ডায়াটমিক গ্যাস (H₂) হিসাবে বিদ্যমান থাকে। পরিবর্তে, এটি প্রায় সবসময় অন্যান্য উপাদানের সাথে বিভিন্ন যৌগিক রূপে পাওয়া যায়। হাইড্রোজেন ধারণকারী সবচেয়ে বিশিষ্ট যৌগ হল জল (H₂O), যা সমুদ্র, নদী, হ্রদ এবং হিমবাহে পৃথিবীর পৃষ্ঠের প্রায় ৭১% জুড়ে রয়েছে।
হাইড্রোজেন জৈব পদার্থেরও একটি মূল উপাদান, যা সমস্ত জীবন্ত প্রাণীর মেরুদণ্ড গঠন করে। এটি হাইড্রোকার্বনে উপস্থিত থাকে, যা প্রাকৃতিক গ্যাস, পেট্রোলিয়াম এবং কয়লার মতো জীবাশ্ম জ্বালানির প্রাথমিক উপাদান, যা পৃথিবীর ভূত্বকের গভীরে পাওয়া যায়। এছাড়াও, হাইড্রোজেন বিভিন্ন খনিজ এবং বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাসগুলিতে পাওয়া যায়, যদিও জল এবং জৈব যৌগের তুলনায় অনেক কম ঘনত্বে।
শিল্প নিষ্কাশন এবং উৎপাদন
হাইড্রোজেনের শিল্প উৎপাদন প্রাথমিকভাবে এটিকে এমন যৌগগুলি থেকে আলাদা করা জড়িত যেখানে এটি রাসায়নিকভাবে আবদ্ধ থাকে। দুটি প্রধান পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়:
স্টিম মিথেন রিফর্মিং (SMR)
এটি বিশ্বব্যাপী এবং ভারতে বৃহৎ আকারের হাইড্রোজেন উৎপাদনের সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি। প্রাকৃতিক গ্যাস (প্রাথমিকভাবে মিথেন, CH₄) উচ্চ তাপমাত্রা (৭০০-১১০০ °C) এবং চাপে একটি অনুঘটকের উপস্থিতিতে বাষ্পের সাথে বিক্রিয়া করে। বিক্রিয়াগুলি হল: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ CO + H₂O → CO₂ + H₂ (জল-গ্যাস শিফট বিক্রিয়া) ভারতের অয়েল অ্যান্ড ন্যাচারাল গ্যাস কর্পোরেশন (ONGC) এবং রিলায়েন্স ইন্ডাস্ট্রিজ লিমিটেডের মতো কোম্পানিগুলি তাদের পরিশোধনাগার এবং পেট্রোকেমিক্যাল ক্রিয়াকলাপের জন্য হাইড্রোজেন উৎপাদনে এই প্রক্রিয়াটি ব্যবহার করে।
জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ
জল (H₂O) এর মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ চালনা করে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) এবং অক্সিজেন গ্যাস (O₂) এ বিভক্ত করা যায়। এই প্রক্রিয়াটি এভাবে প্রকাশ করা হয়: 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g) যদিও ঐতিহাসিকভাবে এটি আরও বেশি শক্তি-নিবিড় ছিল, সৌর এবং বায়ুশক্তির মতো নবায়নযোগ্য শক্তির উৎসগুলিতে অগ্রগতির ফলে “সবুজ হাইড্রোজেন” উৎপাদন তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে একটি ক্রমবর্ধমান কার্যকর এবং পরিবেশবান্ধব বিকল্প হয়ে উঠছে। বেশ কয়েকটি ভারতীয় রাজ্য সরকার এবং বেসরকারি সংস্থা বৃহৎ আকারের সবুজ হাইড্রোজেন প্রকল্পগুলি অন্বেষণ ও বিনিয়োগ করছে, যার লক্ষ্য ভারতকে এর উৎপাদনের জন্য একটি বৈশ্বিক কেন্দ্র হিসাবে প্রতিষ্ঠিত করা।
হাইড্রোজেনের সাধারণ দৈনন্দিন ব্যবহার
হাইড্রোজেন অসংখ্য শিল্প প্রক্রিয়ায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে যা প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে দৈনন্দিন জীবনকে প্রভাবিত করে।
সারের জন্য অ্যামোনিয়া উৎপাদন
বিশ্বব্যাপী উৎপাদিত হাইড্রোজেনের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ হেবার-বশ প্রক্রিয়ায় অ্যামোনিয়া (NH₃) সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়। অ্যামোনিয়া তখন মূলত ইউরিয়ার মতো নাইট্রোজেন-ভিত্তিক সার উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। ভারতের মতো কৃষি অর্থনীতিতে, এই সারগুলি ফসলের ফলন বাড়াতে এবং খাদ্য সুরক্ষা নিশ্চিত করার জন্য অপরিহার্য, যা খাদ্যদ্রব্যের সহজলভ্যতা এবং ক্রয়ক্ষমতাকে সরাসরি প্রভাবিত করে।
উদ্ভিজ্জ তেলের হাইড্রোজেনেশন
হাইড্রোজেন তরল অসম্পৃক্ত উদ্ভিজ্জ তেলকে কঠিন বা আধা-কঠিন সম্পৃক্ত চর্বিতে রূপান্তরিত করতে ব্যবহৃত হয়। হাইড্রোজেনেশন নামে পরিচিত এই প্রক্রিয়াটি ‘বনস্পতি ঘি’ (হাইড্রোজেনযুক্ত উদ্ভিজ্জ তেল) উৎপাদন করে, যা ভারতীয় রন্ধনশৈলীতে রান্না, বেকিং এবং বিভিন্ন খাদ্যদ্রব্য উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই প্রক্রিয়াটি শেলফ লাইফ বাড়ায় এবং টেক্সচার পরিবর্তন করে।
রকেট জ্বালানি
তরল হাইড্রোজেন (LH₂) তরল অক্সিজেনের (LOX) সাথে মিলিত হলে একটি অত্যন্ত কার্যকর রকেট জ্বালানি। এর উচ্চ শক্তি-থেকে-ভর অনুপাত এটিকে সর্বোচ্চ থ্রাস্টের প্রয়োজনীয় প্রপালশন সিস্টেমের জন্য আদর্শ করে তোলে। ইন্ডিয়ান স্পেস রিসার্চ অর্গানাইজেশন (ইসরো) যোগাযোগ, আবহাওয়ার পূর্বাভাস এবং নেভিগেশন পরিষেবাগুলিতে অবদান রাখার জন্য পৃথিবীর কক্ষপথে উপগ্রহ উৎক্ষেপণের জন্য তার জিওসিনক্রোনাস স্যাটেলাইট লঞ্চ ভেহিকেল (GSLV) এর ক্রায়োজেনিক পর্যায়গুলিতে প্রোপেল্যান্ট হিসাবে তরল হাইড্রোজেন ব্যবহার করে।
পেট্রোলিয়াম পরিশোধন
হাইড্রোক্র্যাকিং এবং হাইড্রোডিসালফারাইজেশন সহ বিভিন্ন প্রক্রিয়ার জন্য পেট্রোলিয়াম শোধনাগারে হাইড্রোজেন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। হাইড্রোডিসালফারাইজেশন অপরিশোধিত তেল এবং পেট্রল ও ডিজেলের মতো পেট্রোলিয়াম পণ্য থেকে সালফার এবং অন্যান্য অমেধ্য অপসারণ করে, জ্বালানির গুণমান উন্নত করে, ইঞ্জিনের ক্ষয় কমায় এবং যানবাহনে এই জ্বালানিগুলি পোড়ানোর সময় বায়ু দূষণ কমায়। এটি ভারতের পেট্রল পাম্পগুলিতে উপলব্ধ জ্বালানির গুণমানকে সরাসরি প্রভাবিত করে।
উদীয়মান জ্বালানি কোষ প্রযুক্তি
হাইড্রোজেন জ্বালানি কোষগুলি হল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিভাইস যা হাইড্রোজেনের রাসায়নিক শক্তিকে সরাসরি বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে, একমাত্র উপজাত হিসাবে জল উৎপন্ন করে। এই কোষগুলি পরিবহন (যেমন, হাইড্রোজেন-চালিত গাড়ি, বাস) এবং স্থির বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য একটি পরিষ্কার শক্তির উৎস হিসাবে অন্বেষণ করা হচ্ছে। ভারতে ব্যাপক দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে থাকলেও, দেশের জ্বালানি ল্যান্ডস্কেপে হাইড্রোজেন জ্বালানি কোষ প্রযুক্তিকে একীভূত করার জন্য পাইলট প্রকল্প এবং গবেষণা উদ্যোগ চলছে, যা ভবিষ্যতে যানবাহন এবং বাড়িগুলিতে শক্তি সরবরাহ করতে পারে।