ஹைட்ரஜன் எரிபொருள்: அறிவியல் கோட்பாடுகள், உற்பத்திச் சவால்கள், சேமிப்பு அபாயங்கள் மற்றும் உலகளாவிய பயன்பாடுகள்.

✧ சுருக்கம்

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் எதிர்காலத்தில் தூய்மையான ஆற்றலின் முக்கிய தூணாக விளங்கும் என்று நீண்ட காலமாக கருதப்படுகிறது. 120 MJ/kg (33.3 kWh/kg, LHV) என்ற எடை அடிப்படையிலான ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்ட இது, உலகிலேயே மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட எரிபொருட்களில் ஒன்றாகும். இருந்தாலும், இதன் பரவலான பயன்பாடு சிக்கலான உற்பத்தி முறைகள், கடினமான சேமிப்பு தேவைகள், முக்கியமான பாதுகாப்பு மற்றும் கட்டமைப்பு சவால்களால் தடைப்படுகிறது. இந்த ஆய்வு கட்டுரை ஹைட்ரஜன் எரிபொருளின் அறிவியல் உற்பத்தி முறைகள், செயலாக்கம் மற்றும் சேமிப்பு சவால்கள், வரலாற்று முன்னேற்றம், உலகளாவிய பயன்பாடுகள் மற்றும் நன்மைகள், தீமைகள் ஆகியவற்றை விரிவாக விளக்குகிறது.

❖. கண்டுபிடிப்பு மற்றும் வரலாற்றுப் பின்னணி

ஹைட்ரஜன் கண்டுபிடிப்பு (1766): ஆங்கில வேதியியலாளர் ஹென்றி கேவண்டிஷ் முதன்முதலில் ஹைட்ரஜனை கண்டறிந்தார்.
ஹைட்ரஜன் இயந்திரம் (1807): சுவிஸ் கண்டுபிடிப்பாளர் ஃப்ரான்சுவா ஐசக் டி ரிவாஸ், ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் கலவை கொண்டு இயங்கும் முதல் உள் எரிபொருள் இயந்திரத்தை உருவாக்கினார்.
எரிபொருள் செல்கள் (1839): சர் வில்லியம் குரோவ் “gas battery” எனப்படும் முன்மாதிரியை அறிமுகப்படுத்தினார்.
முதல் ஹைட்ரஜன் வாகனம் (1966): ஜெனரல் மோட்டார்ஸ் (GM) நிறுவனம் Electrovan வாகனத்தை வெளியிட்டது.
வர்த்தக ஹைட்ரஜன் கார்கள் (2014): டொயோட்டா Mirai உலகின் முதல் mass-produced hydrogen fuel-cell electric vehicle (FCEV) என அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.

❖. ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் அறிவியல் முறைகள்

Steam Methane Reforming (SMR):
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂
~44–50 kWh/kg H₂ ஆற்றல் தேவை
9–10 kg CO₂ உமிழ்வு (ஒவ்வொரு கிலோ ஹைட்ரஜனுக்கும்)

Water Electrolysis:
2H₂O → 2H₂ + O₂
~50–55 kWh/kg H₂
திறன் ~65–70%

மற்ற முறைகள்:
Autothermal Reforming (ATR)
Biomass Gasification
Photoelectrochemical Splitting (ஆராய்ச்சி நிலை)

❖. சேமிப்பு, பணிச்சுமை மற்றும் பாதுகாப்பு அபாயங்கள்

சேமிப்பு முறைகள்:

Compressed Gas: 350–700 bar அழுத்தம்.
Liquid Hydrogen: –253°C வரை குளிர்விக்க வேண்டும்.
Metal Hydrides: பாதுகாப்பானவை ஆனால் கனமானவை.

பாதுகாப்பு அபாயங்கள்:

4–75% concentration-இல் எரியக்கூடியது.
Ignition energy: 0.02 mJ (பெட்ரோலை விட குறைவு).
சீப்பேஜ் அபாயம், தெரியாத அலைப்போன்ற தீ.
Material embrittlement (உலோக பலவீனம்).
அடிப்படை வசதி சவால்கள்:
ஒரு refueling station அமைக்க $1–2 மில்லியன்.
2024 உலகளவில் ~1,000 refueling stations மட்டுமே.

❖. ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் வாகனங்கள்: உலகளாவிய முன்னேற்றம்

உற்பத்தி நாடுகள்:

ஜப்பான் – Toyota Mirai, Honda Clarity
தென் கொரியா – Hyundai Nexo, Xcient Truck
அமெரிக்கா – GM, Nikola Trucks
ஜெர்மனி – BMW Hydrogen 7, iX5 Hydrogen
சீனா – SAIC, Great Wall Hydrogen Buses

அதிக பயன்பாடு உள்ள நாடுகள்:

ஜப்பான், தென் கொரியா
சீனா (மிகப்பெரிய பேருந்து வலையமைப்பு)
ஐரோப்பா – ஜெர்மனி, பிரான்ஸ், UK
அமெரிக்கா – California-வில் குறைவான பயன்பாடு

❖. ஹைட்ரஜன் வாகனங்களின் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்

✦ நன்மைகள்:

மிக அதிக எடை அடிப்படையிலான ஆற்றல் அடர்த்தி (120 MJ/kg).
வேகமான refueling (3–5 நிமிடங்கள்).
நீண்ட தூர பயணம் (500–650 km).
Tailpipe emission இல்லை – நீராவி மட்டும்.
Heavy-duty பயன்பாட்டுக்கு ஏற்றது.
புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் சேமிப்பு.

✧ தீமைகள்:

குறைந்த volume energy density.
அதிக செலவு ($10–15 per kg).
திறன் குறைவு (25–35%).
Refueling stations குறைவு.
பாதுகாப்பு சவால்கள் (கசியல், தீப்பற்றல்).
95% “grey hydrogen” – அதிக CO₂ உமிழ்வு.

❖ எதிர்கால நிலை

மின்கல மின்சார வாகனங்கள் பயணிகள் வாகனங்களில் ஹைட்ரஜனை மாற்றாக அமைக்க முடியாது. ஆனால் கனரக தொழில்கள், நீண்ட தூர போக்குவரத்து, விமானம், கப்பல், எஃகு உற்பத்தி, அம்மோனியா உற்பத்தி போன்ற துறைகளில் ஹைட்ரஜன் முக்கிய பங்கு வகிக்கும். ஜப்பான், தென் கொரியா மற்றும் ஜெர்மனி போன்ற நாடுகள் green hydrogen கட்டமைப்பில் அதிக முதலீடு செய்கின்றன.

❖ முடிவுரை:

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் 1766 இல் ஹென்றி கேவண்டிஷ் கண்டுபிடித்தது முதல் அறிவியல் உலகில் பெரும் ஆர்வத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளது. அதன் உற்பத்தி மற்றும் சேமிப்பு சவால்கள் இருந்தாலும், இது கனரக போக்குவரத்து, தொழில்துறை, மற்றும் உலகளாவிய ஆற்றல் சேமிப்பு துறைகளில் எதிர்காலத்தில் தவிர்க்க முடியாத பங்கு வகிக்கும்.

❖. மேற்கோள்கள்

International Energy Agency (IEA), Global Hydrogen Review 2024

U.S. DOE, Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office Reports

H2Stations.org, Infrastructure Data 2025

GM Heritage Center, The Electrovan (1966)

Toyota Global, Mirai Launch (2014)

Cavendish, H. (1766), Experiments on Air