ஹைட்ரஜன், அண்டத்தில் மிக இலகுவான மற்றும் மிக அதிகமாகக் காணப்படும் ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இது பொருளின் அடிப்படை கட்டுமானப் பொருள். இது ஒரு புரோட்டான் மற்றும் ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொண்டிருப்பதால், அணு எண் 1 ஐப் பெறுகிறது. நட்சத்திரங்கள் மற்றும் வாயுப் பெருங்கோள்களில் இது அதிகமாகக் காணப்பட்டாலும், அதன் வினைத்திறன் காரணமாக பூமியில் அதன் தனிம வடிவம் அரிதாகவே உள்ளது.
பூமியில் ஹைட்ரஜனின் இயற்கையான இருப்பு
பூமியில், ஹைட்ரஜன் அரிதாகவே ஒரு தனித்த ஈரணு வாயுவாக (H₂) காணப்படுகிறது. மாறாக, இது பெரும்பாலும் பிற தனிமங்களுடன் பல்வேறு சேர்மங்களில் சேர்ந்தே காணப்படுகிறது. ஹைட்ரஜனைக் கொண்ட மிக முக்கியமான சேர்மம் நீர் (H₂O) ஆகும், இது பெருங்கடல்கள், ஆறுகள், ஏரிகள் மற்றும் பனிப்பாறைகளில் பூமியின் மேற்பரப்பில் தோராயமாக 71% ஐ உள்ளடக்கியது.
ஹைட்ரஜன் கரிமப் பொருட்களின் முக்கிய அங்கமாகவும் உள்ளது, இது அனைத்து உயிரினங்களின் முதுகெலும்பாகவும் செயல்படுகிறது. இது ஹைட்ரோகார்பன்களில் காணப்படுகிறது, அவை புவியின் மேலோட்டிற்கு அடியில் காணப்படும் இயற்கை எரிவாயு, பெட்ரோலியம் மற்றும் நிலக்கரி போன்ற புதைபடிவ எரிபொருட்களின் முதன்மை அங்கங்களாகும். கூடுதலாக, ஹைட்ரஜன் பல்வேறு தாதுக்களிலும் வளிமண்டல வாயுக்களிலும் காணப்படுகிறது, இருப்பினும் நீர் மற்றும் கரிம சேர்மங்களில் உள்ளதை விட மிகக் குறைந்த செறிவுகளில் உள்ளது.
தொழில்துறை பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் உற்பத்தி
ஹைட்ரஜனின் தொழில்துறை உற்பத்தி முதன்மையாக அது வேதியியல் ரீதியாக பிணைக்கப்பட்டிருக்கும் சேர்மங்களிலிருந்து அதைப் பிரித்தெடுப்பதை உள்ளடக்கியது. இரண்டு முக்கிய முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
நீராவி மெத்தேன் சீர்திருத்தம் (SMR)
இது உலகளாவிய ரீதியிலும் இந்தியாவிலும் பெரிய அளவிலான ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு மிகவும் பொதுவான முறையாகும். இயற்கை எரிவாயு (முக்கியமாக மெத்தேன், CH₄) அதிக வெப்பநிலை (700-1100 °C) மற்றும் அழுத்தத்தில் ஒரு வினைவேகமாற்றியின் முன்னிலையில் நீராவிடன் வினைபுரிகிறது. வினைகள்: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ CO + H₂O → CO₂ + H₂ (நீர்-வாயு பெயர்ச்சி வினை) இந்தியாவில் உள்ள எண்ணெய் மற்றும் இயற்கை எரிவாயு கழகம் (ONGC) மற்றும் ரிலையன்ஸ் இண்டஸ்ட்ரீஸ் லிமிடெட் போன்ற நிறுவனங்கள் தங்களின் சுத்திகரிப்பு மற்றும் பெட்ரோகெமிக்கல் செயல்பாடுகளுக்கு ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய இந்த செயல்முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன.
நீரின் மின்னாற்பகுப்பு
நீர் (H₂O) வழியாக மின்சாரத்தைப் பாய்ச்சுவதன் மூலம் ஹைட்ரஜன் வாயு (H₂) மற்றும் ஆக்ஸிஜன் வாயுவாக (O₂) பிரிக்கலாம். இந்த செயல்முறை பின்வருமாறு குறிக்கப்படுகிறது: 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g) வரலாற்று ரீதியாக அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் ஒன்றாக இருந்தாலும், சூரிய மற்றும் காற்றாலை ஆற்றல் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஆதாரங்களில் ஏற்படும் முன்னேற்றங்கள் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் “பசுமை ஹைட்ரஜன்” உற்பத்தியை மேலும் சாத்தியமான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த விருப்பமாக ஆக்குகின்றன. பல இந்திய மாநில அரசுகளும் தனியார் நிறுவனங்களும் பெரிய அளவிலான பசுமை ஹைட்ரஜன் திட்டங்களை ஆராய்ந்து முதலீடு செய்து வருகின்றன, இதன் மூலம் இந்தியாவை அதன் உற்பத்திக்கு ஒரு உலகளாவிய மையமாக நிறுவ நோக்கம் கொண்டுள்ளன.
ஹைட்ரஜனின் பொதுவான அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
ஹைட்ரஜன் பல தொழில்துறை செயல்முறைகளில் ஒரு முக்கிய பங்கை வகிக்கிறது, அவை அன்றாட வாழ்க்கையை நேரடியாகவோ அல்லது மறைமுகமாகவோ பாதிக்கின்றன.
உரங்களுக்கான அம்மோனியா உற்பத்தி
உலகளவில் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜனின் குறிப்பிடத்தக்க ஒரு பகுதி, அம்மோனியா (NH₃) தொகுப்புக்கு ஹேபர்-பாஷ் செயல்முறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அம்மோனியா பின்னர் முக்கியமாக யூரியா போன்ற நைட்ரஜன் அடிப்படையிலான உரங்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகிறது. இந்தியா போன்ற ஒரு விவசாயப் பொருளாதாரத்தில், இந்த உரங்கள் பயிர் விளைச்சலை அதிகரிக்கவும் உணவுப் பாதுகாப்பை உறுதிப்படுத்தவும் அவசியம், இது உணவுப் பொருட்களின் கிடைப்பத்தன்மையையும் மலிவுத்தன்மையையும் நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.
தாவர எண்ணெய்களின் ஹைட்ரஜனேற்றம்
திரவ நிலையில் உள்ள நிறைவுறா தாவர எண்ணெய்களை திட அல்லது அரை திடமான நிறைவுற்ற கொழுப்புகளாக மாற்ற ஹைட்ரஜன் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹைட்ரஜனேற்றம் என்று அழைக்கப்படும் இந்த செயல்முறை, ‘வனஸ்பதி நெய்’ (ஹைட்ரஜனேற்றப்பட்ட தாவர எண்ணெய்) உற்பத்தி செய்கிறது, இது இந்திய உணவு வகைகளில் சமையல், பேக்கிங் மற்றும் பல்வேறு உணவுப் பொருட்கள் தயாரிப்பதில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை அடுக்கு ஆயுளை அதிகரிக்கிறது மற்றும் அமைப்பை மாற்றுகிறது.
ராக்கெட் எரிபொருள்
திரவ ஹைட்ரஜன் (LH₂) திரவ ஆக்ஸிஜனுடன் (LOX) இணையும் போது மிகவும் திறமையான ராக்கெட் எரிபொருளாகும். அதன் அதிக ஆற்றல்-நிறை விகிதம் அதிகபட்ச உந்துதல் தேவைப்படும் உந்துவிசை அமைப்புகளுக்கு இதை ஏற்றதாக ஆக்குகிறது. இந்திய விண்வெளி ஆராய்ச்சி நிறுவனம் (ISRO) தனது புவிநிலை செயற்கைக்கோள் ஏவுகணை வாகனத்தின் (GSLV) கிரையோஜெனிக் நிலைகளில் திரவ ஹைட்ரஜனை உந்துவிசையாகப் பயன்படுத்துகிறது, இது செயற்கைக்கோள்களை பூமியின் சுற்றுப்பாதையில் செலுத்துவதற்கும், தகவல் தொடர்பு, வானிலை முன்னறிவிப்பு மற்றும் வழிசெலுத்தல் சேவைகளுக்கு பங்களிக்கிறது.
பெட்ரோலிய சுத்திகரிப்பு
ஹைட்ரஜன் பெட்ரோலிய சுத்திகரிப்பு நிலையங்களில் ஹைட்ரோகிராக்கிங் மற்றும் ஹைட்ரோடிசல்ஃபரைசேஷன் உட்பட பல்வேறு செயல்முறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹைட்ரோடிசல்ஃபரைசேஷன் கச்சா எண்ணெய் மற்றும் பெட்ரோல், டீசல் போன்ற பெட்ரோலியப் பொருட்களிலிருந்து கந்தகம் மற்றும் பிற அசுத்தங்களை நீக்குகிறது, இது எரிபொருள் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது, எஞ்சின் அரிப்பைக் குறைக்கிறது, மேலும் இந்த எரிபொருள்கள் வாகனங்களில் எரிக்கப்படும் போது காற்று மாசுபாட்டைக் குறைக்கிறது. இது இந்தியா முழுவதும் உள்ள பெட்ரோல் பம்புகளில் கிடைக்கும் எரிபொருளின் தரத்தை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.
வளர்ந்து வரும் எரிபொருள் செல் தொழில்நுட்பம்
ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் என்பவை மின்வேதியியல் சாதனங்களாகும், அவை ஹைட்ரஜனின் இரசாயன ஆற்றலை நேரடியாக மின் ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன, ஒரே துணை தயாரிப்பாக நீரை உற்பத்தி செய்கின்றன. இந்த செல்கள் போக்குவரத்து (எ.கா., ஹைட்ரஜன் மூலம் இயங்கும் கார்கள், பேருந்துகள்) மற்றும் நிலையான மின் உற்பத்திக்கு ஒரு சுத்தமான ஆற்றல் மூலமாக ஆராயப்பட்டு வருகின்றன. இந்தியாவில் பரவலான அன்றாடப் பயன்பாட்டிற்கு இன்னும் ஆரம்ப கட்டத்தில் இருந்தாலும், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் தொழில்நுட்பத்தை நாட்டின் ஆற்றல் நிலப்பரப்பில் ஒருங்கிணைப்பதற்கான முன்னோடித் திட்டங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி முயற்சிகள் நடைபெற்று வருகின்றன, இது எதிர்கால வாகனங்கள் மற்றும் வீடுகளுக்கு ஆற்றலை வழங்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது.