This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇന്ധനകോശം
സര്വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില് നിന്ന്
ഇന്ധനകോശം
Fuel cell
തുടർച്ചയായ ഒരു പ്രക്രിയ വഴി, ഒരു ഇന്ധനത്തിന്റെ രാസോർജം നേരിട്ട് വൈദ്യുതോർജമാക്കി മാറ്റുന്ന വൈദ്യുതസെൽ. താപീയോർജത്തെ വൈദ്യുതോർജമാക്കി മാറ്റുന്ന രീതിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോള് ഇന്ധനകോശം ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നരീതിയുടെ ക്ഷമത വളരെ കൂടുതലാണ് . 1839-ൽ വെൽഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ വില്യം ഗ്രൂവ് ആണ് ആദ്യത്തെ ഇന്ധനകോശം രൂപകല്പന ചെയ്തത്. നാസയാണ് ആദ്യമായി ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങള്ക്കുവേണ്ടി വ്യാപകമായി അതുപയോഗിച്ചത്. 80 ശതമാനം വരെ ദക്ഷതയുള്ള സെല്ലുകള് ഇപ്പോള് നിർമിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. മലിനീകരണം നന്നേക്കുറവാണ് എന്നത് ഇന്ധനകോശങ്ങളുടെ വലിയ മികവാണ്. ഇന്ധനകോശങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന അഭികാരകങ്ങള് (reactants) അെനവധിയാണെങ്കിലും, സാധാരണഗതിയിൽ, താഴെക്കൊടുത്തിരിക്കുന്ന സമീകരണത്തിൽ കാണുന്നതുപോലെ ഹൈഡ്രജന്-ഓക്സിജന് സംയോജനമാണ് രാസപ്രക്രിയയിൽ അന്തർഭവിച്ചിട്ടുള്ളത്.
H2 + 1/2 O2 H2O - ...(1)
(വാതകം) (വാതകം) (ദ്രാവകം)
പ്രാമാണിക (standard), താപനിലയിലും മർദത്തിലും, ഈ രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്ന ഊർജം, G = 56. 69 കിലോ കലോറി/മോള് ആണ്. ഇത് ഏകദേശം 237,000 ജൂള്സ്/മോള്ജലം ആയിരിക്കും. 100 ശതമാനം ക്ഷമതയോടുകൂടി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു വൈദ്യുതകോശത്തിൽ ഈ രാസപ്രവർത്തനം നടക്കുകയാണെങ്കിൽ സെല്ലിൽ ലഭിക്കുന്ന വോള്ട്ടത 1.23 വോള്ട്ട് ആയിരിക്കും. പരക്കെ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത് ഹൈഡ്രജന്-ഓക്സിജന് ഇന്ധനകോശം ആണ്. ഇതിൽത്തന്നെ നേർതരം (direct type), പരോക്ഷതരം (indirect type) എന്നീ രണ്ടിനങ്ങളുണ്ട്. നേർതരത്തിൽ വെണ്ണേറെയുള്ള പ്രതിഷ്ഠാപനങ്ങളിൽ (installations)ഇന്ധനം ഉത്പാദിപ്പിക്കത്തക്കവിധമാണ് ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പരോക്ഷതരത്തിൽപ്പെട്ട ഇന്ധനകോശത്തിൽ പലതരം ഇന്ധനങ്ങള് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഹൈഡ്രജന്-ഉത്പാദന യൂണിറ്റാണ് ഉള്ളത്. ആനോഡിൽ നടക്കുന്ന രാസപ്രതിക്രിയ സമീകരണം (2)-ലും, കാഥോഡിൽ നടക്കുന്ന രാസപ്രതിക്രിയ സമീകരണം (3)-ലും കാണുന്നതാണ്.
2H2 + 4OH 4H2O + 4e (2) O2 + 2H2O + 4e 4OH (3)
വ്യവസായങ്ങളിൽ അനവധി പ്രയോഗസാധ്യതകള് ഇന്ധനകോശത്തിനുണ്ട്. ലോഡ് കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ക്ഷമത കുറയുന്നത് ഇന്ധനകോശത്തിന്റെ ഒരു സവിശേഷതയാണ്. ഈ സവിശേഷതയുള്ളതുകൊണ്ട് കർഷണപ്രയോഗങ്ങള്ക്ക് (traction applications) ഫ്യൂവൽസെൽ അനുയോജ്യമാണ്. കർഷണപ്രയോഗങ്ങളിൽ തുടക്കത്തിൽ മാത്രമേ മുഴുവന് ലോഡ് ആവശ്യമായി വരുന്നുള്ളൂ. ഉത്പാദനസ്ഥലത്തുതന്നെ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഇന്ധനകോശങ്ങളിൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതയുള്ള നേർധാര വൈദ്യുത-മെറ്റലർജിക്കൽ, വൈദ്യുത-രാസപ്രക്രിയകള്ക്കു യോജിച്ചതാണ്. പ്രകൃതിവാതകമോ വ്യാവസായികവാതകമോ ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിച്ചാൽ ഇത് വളരെ ലാഭകരമായിരിക്കും.
മുഖ്യമായി 5 തരം ഇന്ധനകോശങ്ങളാണ് ഇപ്പോള് ഉള്ളത്.
1. ആൽക്കലി ഇന്ധനകോശം. മർദിത ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനുമാണ് ഇവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇലക്ട്രാളൈറ്റ് ആയി പൊട്ടാസ്യം ഹൈഡ്രാക്സൈഡ് പ്രവർത്തിക്കുന്നു. 70 ശതമാനത്തോളം ദക്ഷതസാധ്യമാണ്. 150-200ºC താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. 300 വാട്ട് മുതൽ 5 കിലോവാട്ട് വരെ പവർ നൽകും. 2. ഉരുകിയ കാർബണേറ്റ് ഇന്ധനകോശം. സോഡിയം-മഗ്നീഷ്യം കാർബണേറ്റുകള് ഇലക്ട്രാളൈറ്റ് ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ദക്ഷത 60-80 ശതമാനം, പ്രവർത്തന താപനില 650ºC. 2 മെഗാവാട്ട് വരെ പവർ നൽകുന്ന യൂണിറ്റുകള് നിർമിച്ചിട്ടുണ്ട്. 100 വരെയാകാം എന്നാണ് കണക്കുകൂട്ടൽ. 3. ഫോസ്ഫോറിക് അമ്ല ഇന്ധനകോശം. പേരു സൂചിപ്പിക്കുംപോലെ, ഫോസ്ഫോറിക് അമ്ലമാണ് ഇലക്ട്രാളൈറ്റ്. ദക്ഷത 40-80 ശതമാനം, താപനില 150-200ºC. 200 ഗണ പവർ നൽകുന്നവ ലഭ്യമാണ്. 11 ങണ വരെയുള്ളവ നിർമിക്കാന് ശ്രമം നടക്കുന്നു. 4. പ്രാട്ടോണ് എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രന് ഇന്ധനകോശം. കനംകുറഞ്ഞ, അയോണുകളെ കടത്തിവിടുന്ന ഒരു പോളിമർ ഇലക്ട്രാളൈറ്റ് ആണ് ഇതിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ദക്ഷത 40-50 ശതമാനവും പ്രവർത്തന താപനില 80ബ്ബഇ ഉം ആണ്. പവർ 50-250 KW ആണ്. കുറഞ്ഞ താപനില കാരണം വീടുകളിലും വാഹനങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കാന് അനുയോജ്യമാണ്.
5. ഖര ഓക്സൈഡ് ഇന്ധനകോശം. കാന്ഡിയം, സിർക്കോണിയം മുതലായവയുടെ കാഠിന്യമുള്ള സെറാമിക് സംയുക്തങ്ങളാണ് ഇലക്ട്രാളൈറ്റുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ദക്ഷത 60 ശതമാനം; താപനില 1000ഛഇ. 100 ഗണ വരെ പവർ തരും.
ഏതുതരം ഇന്ധനകോശം ആണെങ്കിലും അടിസ്ഥാന രാസപ്രവർത്തനം ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനും ചേർന്ന് ജലം നിർമിക്കപ്പെടുകയും രാസോർജം വൈദ്യുതിയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ്. ഹൈഡ്രജന്റെ സ്രാതസ്സായി ഹൈഡ്രാകാർബണുകളാണിപ്പോള് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്.
രണ്ടാം ലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷം ബ്രിട്ടന്, റഷ്യ, ജർമനി എന്നീ രാജ്യങ്ങളിൽ ഇന്ധനകോശം നിർമാണഗവേഷണത്തിൽ വമ്പിച്ച പുരോഗതി ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. വ്യാവസായികവാതകങ്ങള് ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യതകളെക്കുറിച്ച് ഗഹനമായ പഠനങ്ങള് നടക്കുന്നു.
(ശ്രീകുമാർ, പ്രാഫ. കെ. പാപ്പുട്ടി; സ.പ.)
