हायड्रोजन इंधन तयार करण्याची सोपी अन्‌ कमी खर्चिक पद्धत

दिवसेनदिवस इंधनाचे दर वाढत आहेत. इंधनाचे साठेही कमी होत असल्याने अन्य पर्याय शोधणे ही काळाची गरज आहे. त्यात पर्यावरण पुरक इंधनाचे स्त्रोतही शोधण्याची गरज आहे. बॅंटरीवर चालणाऱ्या मोटारीचा पर्याय आता विकसित होत आहे. यासह आता अन्य इंधनाचे स्त्रोतही शोधण्याची गरज आहे. यातूनच आता हायड्रोजन हा वायू इंधन म्हणून उदयास येत आहे.

प्रा. डॉ. कल्याणराव गरडकर

रसायनशास्त्र विभाग, शिवाजी विद्यापीठ

हायड्रोजन हा वायू एक अतिशय चांगले इंधन म्हणून उदयास येत आहे. कारण याच्या वापरामुळे फक्त पाणी बाहेर पडत असल्याने कुठलेच प्रदुषण होणार नाही. परंतु डिझेल किंवा पेट्रोलच्या वापराने कार्बन मोनोऑक्‍साईड, कार्बन डायऑक्‍साईड, सल्फर डायऑक्‍साईट, नायट्रोजन मोनाऑक्‍साईड आदी घाटक वायू बाहेर पडतात व तसेच काजळीचे अतिशय सुक्ष्म कण बाहेर पडतात. हे आरोग्यात घातक असतात परंतू हायड्रोजनच्या इंधनामुळे फक्त पाणी बाहेर पडते. हायड्रोजन इंधन हे पर्यावरण पुरक इंधन म्हणून गणले जाते.

सध्या फोटोकॅटालायसिसच्या माध्यमातून पाण्यापासून हायड्रोजन तयार करण्याचा शास्त्रज्ञ प्रयत्न करून संशोधकांना यात यश मिळाले आहे. यामध्ये हायड्रोजनची मात्रा जरी कमी असली तरी पाण्यापासून हायड्रोजन करणे हा एक शाश्वत पर्याय आहे. कारण यामुळे इंधनाचा आणि पर्यायाने प्रदुषणाचा प्रश्न मिटणार आहे. पाण्यापासून हायड्रोजन ही सोपी पद्धत आणि कमी खर्चाची असल्याने संशोधकांनी यावर अधिक भर दिला आहे. त्यामध्ये सुर्य प्रकाश व उत्प्रेकांच्या मदतीने हायड्रोजन तयार करण्यावर संशोधकांचा अधिक जोर आहे.

हायड्रोजन तयार करण्यासाठी अनेक पद्धती उपलब्ध आहेत. परंतु फोटोकॅटॅलायसिस पद्धत ही सोपी आणि परवडणारी आहे. यामध्ये टीटॅनियम आणि झिंक ऑक्‍साईड (Tio2 Zno) या संयुगांचा वापर करतात. टीट्यानियम ऑक्‍साईड स्थिर, बिनविषारी आणि मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध असल्याने हायड्रोजन निमिर्तीसाठी फोटोकॅटेलिस्ट म्हणून याचा वापर करणे सोयीचे आहे.

गेल्या दहा वर्षात निकेल सल्फाईडच्या नॅनोपार्टिकल्सचा (पी टाईप सेमिकंडक्‍टर) फोटोकॅटेलायसिस म्हणून शोध लावण्यात आला आहे. टीटॅनियम ऑक्‍साईडप्रमाणेही कमी खर्चाचे व कमी विषारी आहे. पण निकेलमधील असणारे संयोजित भार अत्यंत कार्यक्षम फोटोकॅटलिस्ट विकसित करण्यासाठी मोठा अडथळा ठरतात. चेन्नईतील अडयार येथील सीएसआयआर केंद्रीय लेदर संशोधन संस्थेच्या केमिकल इंजिनिअरिंग विभागाच्या सुरेश मुनिनाथन आणि शिवासामी अरुमुगम या संशोधकांनी निकेल सल्फाईड आणि ग्राफिन ऑक्‍साईडच्या मदतीने दृश्‍यमान प्रकाशाखाली फोटोकॅटेलायसिस क्रियेने हायड्रोजन वायुचे उत्पादन घेण्यात यश मिळवले आहे. या संदर्भात आंतरराष्ट्रीय जर्नल ऑफ हायड्रोजन एनर्जीमध्ये या संशोधकांचा शोधनिबंध प्रकाशित झाला आहे.

हायड्रोजन तयार करण्याचे असे आहे संशोधन –

या संदर्भात शिवाजी विद्यापीठातील रसायनशास्त्र विभागातील प्रा. डॉ. कल्याणराव गरडकर यांनी माहिती दिली. श्री. गरडकर म्हणाले, संशोधकांनी निकेल सल्फाईड (एनआयएस) आणि रेड्युस्ड ग्राफिन ऑक्‍साईड याचा वापरून सुमारे 3000 मायक्रोलिटर हायड्रोजन ग्रॅस प्रति तास इतका तयार करण्याची पद्धत शोधून काढली आहे. यामध्ये त्यांनी 100 मिलीलीटर थ्रीनेक असलेला राऊंड बॉटमचा फ्लास्क घेतला. हा फ्लास्क सिलिकॉन रबरने बंद केला. यामध्ये प्रकाशासाठी 500 टंगस्टन हॅलोजन विजेचा दिवा त्यांनी वापरला. या प्रयोगासाठी संशोधकांनी 100 मिलीग्रॅम फोटोकॅटॅलिस्ट पावडर आणि 60 एमएल पाणी आणि 20 मिली मिथेनॉल घेतले. हायड्रोजन जास्त प्रमाणात मिळवण्यासाठी यामध्ये H2Ptcl2 चा वापर को कॅटेलिस्ट म्हणून यात केला. हायड्रोजन किती निर्माण होतो हे मोजण्यासाठी गॅस पाईपमधून तयार झालेला 3 मायक्रोलीटर इतका वायू गॅस घेतला जातो व तो गॅस क्रोमोटाग्राफीच्या माध्यमातून त्याचे परिक्षण केले जाते. यामध्ये फोटोकॅटोलिस्टचा भाग खूप महत्त्वाचा असून यामध्ये आरजीओ एनआयएसचा वापर करून 2946 युनीमॉलिक्‍युल (सुमारे तीन हजार मायक्रोलीटर) इतका हायड्रोजन तयार होतो. हे प्रमाण फोटोकॅटेलिस्टची मात्रा पीएच आणि इतर घटकांवर अवलंबून असते.

हायड्रोजन इंधनात या आहेत तांत्रिक अडचणी

• हायड्रोजन इंधन तयार करण्यासाठीचा खर्च अफाट आहे. कमी खर्चात हायड्रोजन तयार करणे हे संशोधकांसमोर आव्हान आहे.
• मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन साठवून ठेवण्याची योग्य पद्धत अद्यापही विकसित नाही. त्यामुळे ग्राहकांना हायड्रोजनचा पुरवठा करण्यात मर्यादा आहेत.
• इंजिनचे तापमान थंड ठेवण्यात अडचण
• हायड्रोजन गॅस स्फोटक असल्याने याला नागरी मान्यता मिळण्यातही अडचणी येऊ शकतात.