توانائی کے نئے ذرائع کی بات کی جائے تو ونڈ پاور، ہائیڈرو پاور، سولر پاور، اور نیوکلیئر پاور سب معروف ہیں، اور ان میں سے بیشتر کیپٹل مارکیٹ کے عزیز ہیں۔ تاہم، ہائیڈروجن، ایک یکساں طور پر اہم دعویدار کے طور پر، نسبتاً نامعلوم رہا ہے اور اس میں مضبوط مرئیت کا فقدان ہے۔ اس کے باوجود وقت بدل رہا ہے۔ نومبر 2021 شنگھائی امپورٹ ایکسپو نے اس موروثی انداز کو توڑ دیا۔ جاپان کی ٹویوٹا نے پہلی بار چین میں دوسری نسل کی میرائی ہائیڈروجن فیول سیل مسافر کار کی نمائش کی۔ یہ 850 کلومیٹر کی زیادہ سے زیادہ رینج پر فخر کرتا ہے، ایک ہی جھٹکے میں لیتھیم سے چلنے والی نئی توانائی کی گاڑیوں کی اکثریت کو پیچھے چھوڑتا ہے۔
آج کل، نام نہاد "ہائیڈروجن سے چلنے والی گاڑی" خاص طور پر ہائیڈروجن فیول سیل کاروں سے مراد ہے۔ تاہم، لیتھیم آئن بیٹریوں کے برعکس، ہائیڈروجن ایندھن کے خلیے بنیادی طور پر ایسے آلات ہیں جو ہائیڈروجن اور آکسیجن کے درمیان کیمیائی عمل کے ذریعے برقی توانائی پیدا کرتے ہیں۔ اس کیمیائی ردعمل کا حتمی نتیجہ صرف پانی ہے، روایتی ایندھن کے برعکس۔ وہ گاڑیاں جو کاربن آکسائیڈ، نائٹروجن آکسائیڈ اور سلفر آکسائیڈ جیسے مادوں کا اخراج کرتی ہیں۔ اس لیے ہائیڈروجن کو توانائی کا ایک ذریعہ سمجھا جاتا ہے جو "صفر اخراج" حاصل کرنے کے قابل ہے۔
ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں میں، ٹائٹینیم ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں میں ٹائٹینیم سے بنی دو قطبی پلیٹیں پتلی موٹائی، بہترین چالکتا، اچھی تھرمل خصوصیات، اعلی مکینیکل طاقت، اور موثر گیس الگ تھلگ رکھتی ہیں۔ یہ خصوصیات سیل کی طاقت کی کثافت کو بڑھانے میں مدد کرتی ہیں۔ جاپان کی ٹویوٹا MIRAI فیول سیل گاڑی ٹائٹینیم سے بنی دو قطبی پلیٹوں کا استعمال کرتی ہے۔ مزید برآں، گیس ڈفیوژن لیئر (GDL یا PTL)، جو الیکٹرولائزر کی لاگت کا 17% بنتا ہے، اعلی کارکردگی والے صنعتی گریڈ ٹائٹینیم کو اینوڈ بیس میٹریل کے طور پر استعمال کرتا ہے، جس سے زیادہ سے زیادہ سرگرمی حاصل کی جا سکتی ہے۔
ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کے بنیادی کام کرنے والے اصول میں ہائیڈروجن کا سیل کے مثبت الیکٹروڈ پر اتپریرک (پلاٹینم) سے گزرنا شامل ہے، جہاں یہ الیکٹران اور ہائیڈروجن آئنوں میں گل جاتا ہے۔ ہائیڈروجن آئن پھر منفی الیکٹروڈ تک پہنچنے کے لیے ایک پروٹون ایکسچینج جھلی کے ذریعے حرکت کرتے ہیں، جہاں وہ آکسیجن کے ساتھ رد عمل کرتے ہوئے پانی اور حرارت بناتے ہیں۔ اس کے ساتھ ہی، الیکٹران ایک بیرونی سرکٹ کے ذریعے مثبت الیکٹروڈ سے منفی الیکٹروڈ کی طرف بہتے ہیں، جس سے برقی توانائی پیدا ہوتی ہے۔
آسان الفاظ میں، ہائیڈروجن اور آکسیجن ایندھن کے سیل کے اندر مل کر بجلی اور پانی پیدا کرتے ہیں۔ بجلی گاڑی کو طاقت دیتی ہے، جبکہ پانی گاڑی سے نکالا جانے والا واحد ضمنی پروڈکٹ ہے۔
اس آپریشنل اصول سے، ہائیڈروجن فیول سیل کے اہم فوائد تین گنا ہیں:
سب سے پہلے، صفائی: کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج سے گریز کرنے والا واحد ضمنی پروڈکٹ پانی ہے۔
دوسرا، حفاظت:ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کو چلانے والا الیکٹرو کیمیکل عمل دہن پر مبنی نظاموں کے برعکس، اچانک دہن یا دھماکوں کے خطرات کو کم کرتا ہے۔
سوم، سہولت: Hیڈروجن گیس کو کمپریس کیا جاسکتا ہے، اس کی نقل و حمل اور ذخیرہ کرنے میں سہولت فراہم کرتا ہے۔
یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ ہائیڈروجن سے چلنے والی گاڑیوں میں فیول سیل روایتی کیمیائی بیٹریوں سے مختلف ہوتا ہے۔ ایندھن کا سیل بغیر دہن کے ہائیڈروجن اور آکسیجن کے درمیان الیکٹرو کیمیکل رد عمل کی سہولت فراہم کرتا ہے، پانی کو بطور پروڈکٹ پیدا کرتا ہے اور برقی توانائی جاری کرتا ہے۔
ہائیڈروجن فیول سیل گاڑیوں میں برقی توانائی فیول سیل اسٹیک کے اندر ذخیرہ شدہ ہائیڈروجن اور وایمنڈلیی آکسیجن کے درمیان رد عمل کے ذریعے فوری طور پر پیدا ہوتی ہے، برقی گاڑیوں کے برعکس جو اسے استعمال کرنے سے پہلے بیرونی گرڈ سے توانائی ذخیرہ کرتی ہیں۔ لہذا، ہائیڈروجن گاڑیوں میں "فیول سیل" کے نام کے باوجود، ان کی توانائی کے اخراج کا عمل الیکٹرک گاڑیوں میں توانائی ذخیرہ کرنے کے عمل سے زیادہ اندرونی دہن کے انجنوں (بیرونی آکسیجن کے ساتھ گیسولین کا رد عمل) سے مشابہت رکھتا ہے۔
اندرونی دہن انجن والی گاڑیوں کی طرح، ہائیڈروجن فیول سیل گاڑی میں سب سے مہنگا جزو توانائی ذخیرہ کرنے والے آلے کے بجائے توانائی پیدا کرنے والا آلہ ہے (مثال کے طور پر، الیکٹرک گاڑیوں میں، سب سے مہنگا جزو بیٹری ہے، اور بیٹری کے اندر، یہ انوڈ، کیتھوڈ، اور الیکٹرولائٹ)۔ خاص طور پر، یہ ہائیڈروجن اسٹوریج ٹینک کے بجائے فیول سیل اسٹیک ہے۔
ہائیڈروجن فیول سیل سسٹمز، خاص طور پر فیول سیل اسٹیک کی نسبتاً زیادہ لاگت کی وجہ سے، موجودہ مرحلے میں ہائیڈروجن گاڑیوں کی پیداواری لاگت خالص الیکٹرک گاڑیوں اور روایتی کمبشن انجن والی گاڑیوں سے زیادہ ہے۔ یہ لاگت کا عنصر ہائیڈروجن فیول سیل گاڑیوں کی صنعت کی ترقی میں ایک اہم رکاوٹ ہے۔
