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

07:49, 5 സെപ്റ്റംബര്‍ 2014-നു ഉണ്ടായിരുന്ന രൂപം സൃഷ്ടിച്ചത്:- Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്‍)
(മാറ്റം) ←പഴയ രൂപം | ഇപ്പോഴുള്ള രൂപം (മാറ്റം) | പുതിയ രൂപം→ (മാറ്റം)

ഇന്ധനകോശം

Fuel cell

തുടര്‍ച്ചയായ ഒരു പ്രക്രിയ വഴി, ഒരു ഇന്ധനത്തിന്റെ രാസോര്‍ജം നേരിട്ട്‌ വൈദ്യുതോര്‍ജമാക്കി മാറ്റുന്ന വൈദ്യുതസെല്‍. താപീയോര്‍ജത്തെ വൈദ്യുതോര്‍ജമാക്കി മാറ്റുന്ന രീതിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോള്‍ ഇന്ധനകോശം ഉപയോഗിച്ച്‌ വൈദ്യുതി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നരീതിയുടെ ക്ഷമത വളരെ കൂടുതലാണ്‌ . 1839-ല്‍ വെല്‍ഷ്‌ ഭൗതികശാസ്‌ത്രജ്ഞനായ വില്യം ഗ്രൂവ്‌ ആണ്‌ ആദ്യത്തെ ഇന്ധനകോശം രൂപകല്‌പന ചെയ്‌തത്‌. നാസയാണ്‌ ആദ്യമായി ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങള്‍ക്കുവേണ്ടി വ്യാപകമായി അതുപയോഗിച്ചത്‌. 80 ശതമാനം വരെ ദക്ഷതയുള്ള സെല്ലുകള്‍ ഇപ്പോള്‍ നിര്‍മിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്‌. മലിനീകരണം നന്നേക്കുറവാണ്‌ എന്നത്‌ ഇന്ധനകോശങ്ങളുടെ വലിയ മികവാണ്‌. ഇന്ധനകോശങ്ങളില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന അഭികാരകങ്ങള്‍ (reactants) അനവധിയാണെങ്കിലും, സാധാരണഗതിയില്‍, താഴെക്കൊടുത്തിരിക്കുന്ന സമീകരണത്തില്‍ കാണുന്നതുപോലെ ഹൈഡ്രജന്‍-ഓക്‌സിജന്‍ സംയോജനമാണ്‌ രാസപ്രക്രിയയില്‍ അന്തര്‍ഭവിച്ചിട്ടുള്ളത്‌.

Vol3_136_formula 1.jpg

പ്രാമാണിക (standard), താപനിലയിലും മര്‍ദത്തിലും, ഈ രാസപ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജം, ΔG = 56. 69 കിലോ കലോറി/മോള്‍ ആണ്‌. ഇത്‌ ഏകദേശം 237,000 ജൂള്‍സ്‌/മോള്‍ജലം ആയിരിക്കും. 100 ശതമാനം ക്ഷമതയോടുകൂടി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഒരു വൈദ്യുതകോശത്തില്‍ ഈ രാസപ്രവര്‍ത്തനം നടക്കുകയാണെങ്കില്‍ സെല്ലില്‍ ലഭിക്കുന്ന വോള്‍ട്ടത 1.23 വോള്‍ട്ട്‌ ആയിരിക്കും.

പരക്കെ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്‌ ഹൈഡ്രജന്‍-ഓക്‌സിജന്‍ ഇന്ധനകോശം ആണ്‌. ഇതില്‍ത്തന്നെ നേര്‍തരം (direct type), പരോക്ഷതരം (indirect type) എന്നീ രണ്ടിനങ്ങളുണ്ട്‌. നേര്‍തരത്തില്‍ വെവ്വേറെയുള്ള പ്രതിഷ്‌ഠാപനങ്ങളില്‍ (installations)ഇന്ധനം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കത്തക്കവിധമാണ്‌ ഹൈഡ്രജനും ഓക്‌സിജനും ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. പരോക്ഷതരത്തില്‍പ്പെട്ട ഇന്ധനകോശത്തില്‍ പലതരം ഇന്ധനങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഹൈഡ്രജന്‍-ഉത്‌പാദന യൂണിറ്റാണ്‌ ഉള്ളത്‌. ആനോഡില്‍ നടക്കുന്ന രാസപ്രതിക്രിയ സമീകരണം (2)-ലും, കാഥോഡില്‍ നടക്കുന്ന രാസപ്രതിക്രിയ സമീകരണം (3)-ലും കാണുന്നതാണ്‌.

Vol3_136_formula 2.jpg

വ്യവസായങ്ങളില്‍ അനവധി പ്രയോഗസാധ്യതകള്‍ ഇന്ധനകോശത്തിനുണ്ട്‌. ലോഡ്‌ കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ ക്ഷമത കുറയുന്നത്‌ ഇന്ധനകോശത്തിന്റെ ഒരു സവിശേഷതയാണ്‌. ഈ സവിശേഷതയുള്ളതുകൊണ്ട്‌ കര്‍ഷണപ്രയോഗങ്ങള്‍ക്ക്‌ (traction applications) ഫ്യൂവല്‍സെല്‍ അനുയോജ്യമാണ്‌. കര്‍ഷണപ്രയോഗങ്ങളില്‍ തുടക്കത്തില്‍ മാത്രമേ മുഴുവന്‍ ലോഡ്‌ ആവശ്യമായി വരുന്നുള്ളൂ. ഉത്‌പാദനസ്ഥലത്തുതന്നെ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കില്‍ ഇന്ധനകോശങ്ങളില്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന താഴ്‌ന്ന വോള്‍ട്ടതയുള്ള നേര്‍ധാര വൈദ്യുത-മെറ്റലര്‍ജിക്കല്‍, വൈദ്യുത-രാസപ്രക്രിയകള്‍ക്കു യോജിച്ചതാണ്‌. പ്രകൃതിവാതകമോ വ്യാവസായികവാതകമോ ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിച്ചാല്‍ ഇത്‌ വളരെ ലാഭകരമായിരിക്കും.

മുഖ്യമായി 5 തരം ഇന്ധനകോശങ്ങളാണ്‌ ഇപ്പോള്‍ ഉള്ളത്‌.

1. ആല്‍ക്കലി ഇന്ധനകോശം. മര്‍ദിത ഹൈഡ്രജനും ഓക്‌സിജനുമാണ്‌ ഇവയില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റ്‌ ആയി പൊട്ടാസ്യം ഹൈഡ്രോക്‌സൈഡ്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. 70 ശതമാനത്തോളം ദക്ഷതസാധ്യമാണ്‌. 150-200ºC താപനിലയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. 300 വാട്ട്‌ മുതല്‍ 5 കിലോവാട്ട്‌ വരെ പവര്‍ നല്‍കും.

2. ഉരുകിയ കാര്‍ബണേറ്റ്‌ ഇന്ധനകോശം. സോഡിയം-മഗ്നീഷ്യം കാര്‍ബണേറ്റുകള്‍ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റ്‌ ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ദക്ഷത 60-80 ശതമാനം, പ്രവര്‍ത്തന താപനില 650ºC. 2 മെഗാവാട്ട്‌ വരെ പവര്‍ നല്‍കുന്ന യൂണിറ്റുകള്‍ നിര്‍മിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. 100 വരെയാകാം എന്നാണ്‌ കണക്കുകൂട്ടല്‍.

3. ഫോസ്‌ഫോറിക്‌ അമ്ല ഇന്ധനകോശം. പേരു സൂചിപ്പിക്കുംപോലെ, ഫോസ്‌ഫോറിക്‌ അമ്ലമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാളൈറ്റ്‌. ദക്ഷത 40-80 ശതമാനം, താപനില 150-200ºC. 200 KW പവര്‍ നല്‍കുന്നവ ലഭ്യമാണ്‌. 11 MW വരെയുള്ളവ നിര്‍മിക്കാന്‍ ശ്രമം നടക്കുന്നു.

4. പ്രാട്ടോണ്‍ എക്‌സ്‌ചേഞ്ച്‌ മെംബ്രന്‍ ഇന്ധനകോശം. കനംകുറഞ്ഞ, അയോണുകളെ കടത്തിവിടുന്ന ഒരു പോളിമര്‍ ഇലക്‌ട്രാളൈറ്റ്‌ ആണ്‌ ഇതില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ദക്ഷത 40-50 ശതമാനവും പ്രവര്‍ത്തന താപനില 80°C ഉം ആണ്‌. പവര്‍ 50-250 KW ആണ്‌. കുറഞ്ഞ താപനില കാരണം വീടുകളിലും വാഹനങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കാന്‍ അനുയോജ്യമാണ്‌.

5. ഖര ഓക്‌സൈഡ്‌ ഇന്ധനകോശം. കാന്‍ഡിയം, സിര്‍ക്കോണിയം മുതലായവയുടെ കാഠിന്യമുള്ള സെറാമിക്‌ സംയുക്തങ്ങളാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ദക്ഷത 60 ശതമാനം; താപനില 1000°C. 100 KW വരെ പവര്‍ തരും.

ഏതുതരം ഇന്ധനകോശം ആണെങ്കിലും അടിസ്ഥാന രാസപ്രവര്‍ത്തനം ഹൈഡ്രജനും ഓക്‌സിജനും ചേര്‍ന്ന്‌ ജലം നിര്‍മിക്കപ്പെടുകയും രാസോര്‍ജം വൈദ്യുതിയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ്‌. ഹൈഡ്രജന്റെ സ്രോതസ്സായി ഹൈഡ്രോകാര്‍ബണുകളാണിപ്പോള്‍ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്‌.

രണ്ടാം ലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷം ബ്രിട്ടന്‍, റഷ്യ, ജര്‍മനി എന്നീ രാജ്യങ്ങളില്‍ ഇന്ധനകോശം നിര്‍മാണഗവേഷണത്തില്‍ വമ്പിച്ച പുരോഗതി ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്‌. വ്യാവസായികവാതകങ്ങള്‍ ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യതകളെക്കുറിച്ച്‌ ഗഹനമായ പഠനങ്ങള്‍ നടക്കുന്നു.

(ശ്രീകുമാര്‍, പ്രൊഫ. കെ. പാപ്പുട്ടി; സ.പ.)

താളിന്റെ അനുബന്ധങ്ങള്‍
സ്വകാര്യതാളുകള്‍