హైడ్రోజన్, విశ్వంలో అత్యంత తేలికైన మరియు అత్యంత సమృద్ధిగా లభించే రసాయన మూలకం, పదార్థం యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ సమ్మేళనం. ఇది ఒకే ప్రోటాన్ మరియు ఒకే ఎలక్ట్రాన్ను కలిగి ఉంటుంది, దీనికి పరమాణు సంఖ్య 1ని ఇస్తుంది. నక్షత్రాలు మరియు వాయు దిగ్గజాలలో విస్తృతంగా ఉన్నప్పటికీ, భూమిపై దాని మూలక రూపంలో దాని ఉనికి దాని క్రియాశీల స్వభావం కారణంగా సాపేక్షంగా అరుదు.
భూమిపై హైడ్రోజన్ సహజ ఉనికి
భూమిపై, హైడ్రోజన్ స్వేచ్ఛా ద్విపరమాణు వాయువు (H₂) వలె చాలా అరుదుగా ఉంటుంది. బదులుగా, ఇది దాదాపు ఎల్లప్పుడూ వివిధ సమ్మేళనాలలో ఇతర మూలకాలతో కలిసి ఉంటుంది. హైడ్రోజన్ను కలిగి ఉన్న అత్యంత ప్రముఖ సమ్మేళనం నీరు (H₂O), ఇది మహాసముద్రాలు, నదులు, సరస్సులు మరియు హిమానీనదాలలో భూమి ఉపరితలంపై సుమారు 71% ఆక్రమించి ఉంది.
హైడ్రోజన్ సేంద్రియ పదార్థంలో కూడా ఒక కీలక భాగం, అన్ని జీవుల వెన్నెముకను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది హైడ్రోకార్బన్లలో ఉంటుంది, ఇవి సహజ వాయువు, పెట్రోలియం మరియు బొగ్గు వంటి శిలాజ ఇంధనాల ప్రాథమిక భాగాలు, భూమి పైపొర లోపల లోతుగా కనిపిస్తాయి. అదనంగా, హైడ్రోజన్ వివిధ ఖనిజాలు మరియు వాతావరణ వాయువులలో కూడా కనిపిస్తుంది, అయితే నీరు మరియు సేంద్రియ సమ్మేళనాలలో కంటే చాలా తక్కువ సాంద్రతలలో.
పారిశ్రామిక వెలికితీత మరియు ఉత్పత్తి
హైడ్రోజన్ యొక్క పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి ప్రధానంగా అది రసాయనికంగా బంధించబడిన సమ్మేళనాల నుండి దానిని వేరుచేయడం. రెండు ప్రధాన పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి:
స్టీమ్ మీథేన్ రీఫార్మింగ్ (SMR)
ఇది ప్రపంచవ్యాప్తంగా మరియు భారతదేశంలో పెద్ద ఎత్తున హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తికి అత్యంత సాధారణ పద్ధతి. సహజ వాయువు (ప్రధానంగా మీథేన్, CH₄) అధిక ఉష్ణోగ్రతల (700-1100 °C) మరియు పీడనం వద్ద ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో ఆవిరితో చర్య జరుపుతుంది. ఈ చర్యలు: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ CO + H₂O → CO₂ + H₂ (నీటి-వాయువు మార్పిడి చర్య) భారతదేశంలోని ఆయిల్ అండ్ నేచురల్ గ్యాస్ కార్పొరేషన్ (ONGC) మరియు రిలయన్స్ ఇండస్ట్రీస్ లిమిటెడ్ వంటి సంస్థలు వారి రిఫైనింగ్ మరియు పెట్రోకెమికల్ కార్యకలాపాలకు హైడ్రోజన్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ ప్రక్రియను ఉపయోగిస్తాయి.
నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ
నీటిని (H₂O) దాని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపడం ద్వారా హైడ్రోజన్ వాయువు (H₂) మరియు ఆక్సిజన్ వాయువు (O₂) గా విభజించవచ్చు. ఈ ప్రక్రియ ఇలా సూచించబడుతుంది: 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g) చారిత్రాత్మకంగా మరింత శక్తి-సాంద్రత కలిగినప్పటికీ, సౌర మరియు పవన శక్తి వంటి పునరుత్పాదక శక్తి వనరులలో పురోగతి విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా “గ్రీన్ హైడ్రోజన్” ఉత్పత్తిని మరింత ఆచరణీయమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూల ఎంపికగా మారుస్తున్నాయి. అనేక భారతీయ రాష్ట్ర ప్రభుత్వాలు మరియు ప్రైవేట్ సంస్థలు పెద్ద ఎత్తున గ్రీన్ హైడ్రోజన్ ప్రాజెక్టులను అన్వేషిస్తున్నాయి మరియు పెట్టుబడులు పెడుతున్నాయి, భారతదేశాన్ని దాని ఉత్పత్తికి ప్రపంచ కేంద్రంగా స్థాపించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి.
హైడ్రోజన్ యొక్క సాధారణ నిత్య జీవిత ఉపయోగాలు
హైడ్రోజన్ అనేక పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది, అవి నిత్య జీవితాన్ని ప్రత్యక్షంగా లేదా పరోక్షంగా ప్రభావితం చేస్తాయి.
ఎరువుల కోసం అమ్మోనియా ఉత్పత్తి
ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన హైడ్రోజన్లో గణనీయమైన భాగం అమ్మోనియా (NH₃) సంశ్లేషణ కోసం హాబర్-బోష్ ప్రక్రియలో వినియోగించబడుతుంది. అమ్మోనియా అప్పుడు యూరియా వంటి నత్రజని ఆధారిత ఎరువులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది. భారతదేశం వంటి వ్యవసాయ ఆర్థిక వ్యవస్థలో, పంట దిగుబడులను పెంచడానికి మరియు ఆహార భద్రతను నిర్ధారించడానికి ఈ ఎరువులు చాలా ముఖ్యమైనవి, ఆహార పదార్థాల లభ్యత మరియు అందుబాటుపై ప్రత్యక్షంగా ప్రభావం చూపుతాయి.
వనస్పతి నూనెల హైడ్రోజనీకరణ
హైడ్రోజన్ ద్రవ అసంతృప్త వనస్పతి నూనెలను ఘన లేదా పాక్షిక-ఘన సంతృప్త కొవ్వులుగా మార్చడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియను హైడ్రోజనీకరణం అంటారు, ఇది ‘వనస్పతి నెయ్యి’ (హైడ్రోజనేటెడ్ వనస్పతి నూనె) ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది భారతీయ వంటకాలలో వంట, బేకింగ్ మరియు వివిధ ఆహార పదార్థాల ఉత్పత్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ నిల్వ కాలాన్ని పెంచుతుంది మరియు ఆకృతిని మారుస్తుంది.
రాకెట్ ఇంధనం
ద్రవ హైడ్రోజన్ (LH₂) ద్రవ ఆక్సిజన్ (LOX) తో కలిపినప్పుడు అత్యంత సమర్థవంతమైన రాకెట్ ఇంధనం. దీని అధిక శక్తి-నుండి-ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి గరిష్ట థ్రస్ట్ అవసరమయ్యే చోదక వ్యవస్థలకు ఆదర్శవంతంగా ఉంటుంది. ఇండియన్ స్పేస్ రీసెర్చ్ ఆర్గనైజేషన్ (ఇస్రో) దాని జియోసింక్రోనస్ శాటిలైట్ లాంచ్ వెహికల్ (GSLV) యొక్క క్రయోజెనిక్ దశలలో ద్రవ హైడ్రోజన్ను చోదకశక్తిగా ఉపయోగిస్తుంది, ఉపగ్రహాలను భూమి కక్ష్యలోకి ప్రవేశపెట్టడానికి, కమ్యూనికేషన్, వాతావరణ అంచనా మరియు నావిగేషన్ సేవలకు దోహదపడుతుంది.
పెట్రోలియం శుద్ధి
పెట్రోలియం రిఫైనరీలలో హైడ్రోక్రాకింగ్ మరియు హైడ్రోడీసల్ఫరైజేషన్ వంటి వివిధ ప్రక్రియలకు హైడ్రోజన్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. హైడ్రోడీసల్ఫరైజేషన్ ముడి చమురు మరియు పెట్రోల్, డీజిల్ వంటి పెట్రోలియం ఉత్పత్తుల నుండి సల్ఫర్ మరియు ఇతర మలినాలను తొలగిస్తుంది, ఇంధన నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది, ఇంజిన్ తుప్పును తగ్గిస్తుంది మరియు వాహనాలలో ఈ ఇంధనాలు దహనం అయినప్పుడు వాయు కాలుష్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఇది భారతదేశం అంతటా పెట్రోల్ పంపుల వద్ద లభించే ఇంధన నాణ్యతపై ప్రత్యక్షంగా ప్రభావం చూపుతుంది.
అభివృద్ధి చెందుతున్న ఇంధన కణ సాంకేతికత
హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలు హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన శక్తిని నేరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే విద్యుత్ రసాయన పరికరాలు, నీటిని ఏకైక ఉప-ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ కణాలు రవాణా (ఉదా., హైడ్రోజన్-శక్తితో నడిచే కార్లు, బస్సులు) మరియు స్థిర విద్యుత్ ఉత్పత్తికి స్వచ్ఛమైన శక్తి వనరుగా అన్వేషించబడుతున్నాయి. భారతదేశంలో విస్తృతమైన నిత్య జీవిత వినియోగానికి ఇంకా ప్రారంభ దశలలో ఉన్నప్పటికీ, దేశం యొక్క శక్తి వ్యవస్థలోకి హైడ్రోజన్ ఇంధన కణ సాంకేతికతను ఏకీకృతం చేయడానికి పైలట్ ప్రాజెక్టులు మరియు పరిశోధనా కార్యక్రమాలు జరుగుతున్నాయి, భవిష్యత్తులో వాహనాలు మరియు గృహాలకు శక్తిని అందించే అవకాశం ఉంది.