প্রোটন এক্সচেঞ্জ ঝিল্লি সবুজ হাইড্রোজেন উৎপাদন বৃদ্ধি করে

ভবিষ্যতে এমন একটি শক্তির দৃশ্যকল্পের কথা কল্পনা করুন যেখানে হাইড্রোজেনটি সূর্যের আলোর মতোই পরিষ্কার এবং সর্বত্র বিদ্যমান ∙ যানবাহন, কারখানাগুলিতে জ্বালানী সরবরাহ এবং গ্রিডের ওঠানামা ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য শক্তি সঞ্চয় হিসাবে কাজ করে।হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রোটন এক্সচেঞ্জ ঝিল্লি (পিইএম) জল ইলেক্ট্রোলাইসিস এই দৃষ্টিভঙ্গিকে সক্ষম করে এমন একটি মূল প্রযুক্তিএই প্রযুক্তিকে কী অনন্য করে তোলে এবং এটি কিভাবে আমাদের শক্তির ভবিষ্যৎকে নতুন রূপ দেবে?

প্রোটন এক্সচেঞ্জ ঝিল্লি ইলেক্ট্রোলাইসিস (পিইএমইএল), যা পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লি ইলেক্ট্রোলাইসিস নামেও পরিচিত, এটি একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়া যা জলকে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে বিভক্ত করে।এর মূল উপাদান হল প্রোটন এক্সচেঞ্জ ঝিল্লি, বিশেষ পলিমার থেকে তৈরি একটি শক্ত ইলেক্ট্রোলাইটহাইড্রোজেন জ্বালানির উচ্চ দক্ষতা, উচ্চ বর্তমান ঘনত্ব, উচ্চতর গ্যাস বিশুদ্ধতা এবং চমৎকার গতিশীল প্রতিক্রিয়া সক্ষমতার কারণে পিইএমইএল প্রযুক্তি হাইড্রোজেন জ্বালানির গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে।

একটি পিইএম ইলেক্ট্রোলাইজার বেশ কয়েকটি মূল উপাদান নিয়ে গঠিতঃ

• বাইপোলার প্লেট:ইলেকট্রোড জুড়ে বৈদ্যুতিক স্রোত সমানভাবে বিতরণ করে, গ্যাস প্রবাহ (হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন) পরিচালনা করে এবং কাঠামোগত সমর্থন প্রদান করে। সাধারণত টাইটানিয়াম মত জারা প্রতিরোধী উপকরণ থেকে তৈরি,স্টেইনলেস স্টীল, অথবা গ্রাফাইট।
• গ্যাস ডিফিউশন স্তর (জিডিএল):ইলেক্ট্রোড এবং দ্বিধারক প্লেটগুলির মধ্যে একটি পোরাস স্তর যা প্রতিক্রিয়া গ্যাসগুলি সমানভাবে বিতরণ করে এবং পণ্যের জল অপসারণ করে। সাধারণত কার্বন কাগজ বা কার্বন ফাইবার ফিল্টার থেকে নির্মিত হয়।
• অনুঘটক স্তরঃবৈদ্যুতিক রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির সাইট। অ্যানোড অনুঘটক অক্সিজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া (ওইআর) প্রচার করে, যখন ক্যাথোড অনুঘটকরা হাইড্রোজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া (এইচইআর) সহজতর করে।সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে ইরিডিয়াম/রুথিনিয়াম অক্সাইড (অ্যানোড) এবং প্ল্যাটিনাম/নিকেল (ক্যাথোড).
• প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেম্ব্রান (পিইএম):সিস্টেমের কোর হল একটি শক্ত ইলেক্ট্রোলাইট যা ইলেকট্রন এবং গ্যাসগুলিকে ব্লক করার সময় নির্বাচনীভাবে প্রোটন (এইচ +) পরিবহনকে অনুমতি দেয়। সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে নাইফিয়নের মতো পারফ্লুরোসুলফোনিক অ্যাসিড পলিমার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

কর্মপ্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছেঃ

1. অ্যানোডের জন্য অতি বিশুদ্ধ জল সরবরাহ
2. অ্যানোডে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল অক্সিডেশনঃ 2H2O → O2 + 4H+ + 4e−
3. PEM এর মাধ্যমে ক্যাথোডে প্রোটন মাইগ্রেশন
4. ক্যাথোডে হাইড্রোজেন উৎপাদনঃ 4H+ + 4e− → 2H2
5. হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন গ্যাস পৃথক এবং সংগ্রহ

আলক্যালাইন (এইএল) এবং সলিড অক্সাইড (এসওইএল) ইলেক্ট্রোলাইসিসের তুলনায়, পিইএমইএল প্রস্তাব করেঃ

• উৎপাদন দক্ষতা বৃদ্ধির জন্য উচ্চতর বর্তমান ঘনত্ব
• উচ্চতর গ্যাস বিশুদ্ধতা (99.99% হাইড্রোজেন)
• পুনর্নবীকরণযোগ্য জ্বালানীর অব্যবহৃত ইনপুটগুলির দ্রুত প্রতিক্রিয়া
• উচ্চ চাপে কাজ করার ক্ষমতা
• কম্প্যাক্ট, মডুলার ডিজাইন

বর্তমান চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে রয়েছেঃ

• উচ্চ উপকরণ খরচ (মূল্যবান ধাতু অনুঘটক, বিশেষ ঝিল্লি)
• ঝিল্লিগুলির স্থায়িত্বের বিষয়ে উদ্বেগ
• অতি বিশুদ্ধ পানির জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা

পিইএমইএল প্রযুক্তি একাধিক পরিষ্কার শক্তি সমাধান সক্ষম করেঃ

• পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তিতে চালিত "সবুজ হাইড্রোজেন" উৎপাদন
• অ্যামোনিয়া/মেথানল সংশ্লেষণ এবং তেল পরিশোধনের জন্য পরিষ্কার কাঁচামাল
• জ্বালানী সেল যানবাহন এবং শক্তি সিস্টেমের জন্য হাইড্রোজেন জ্বালানী
• দীর্ঘমেয়াদী শক্তি সঞ্চয়
• বিদ্যুৎকে গ্যাসে রূপান্তর করে গ্রিড ব্যালেন্সিং

সাম্প্রতিক অগ্রগতির মধ্যে রয়েছেঃ

• অ-মূল্যবান ধাতুর অনুঘটকগুলির উন্নয়ন
• বিকল্প ঝিল্লি উপকরণ (সালফোনেটেড পলিয়ারাইলেথারসালফোন, পলিমাইড)
• অপ্টিমাইজড সেল ডিজাইন (3D ইলেক্ট্রড, উন্নত প্রবাহ ক্ষেত্র)
• পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির সাথে সিস্টেম একীকরণ উন্নত

PEM ইলেক্ট্রোলাইসিস নিম্নলিখিত দিকে অগ্রসর হবেঃ

• শিল্প/শক্তি প্রয়োগের জন্য বড় আকারের প্রয়োগ
• উপাদান উদ্ভাবনের মাধ্যমে খরচ হ্রাস
• সিস্টেম অপ্টিমাইজেশনের মাধ্যমে উচ্চতর দক্ষতা
• দীর্ঘায়িত অপারেশনাল লাইফটাইম
• এআই-উন্নত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা

বশের হাইব্রিয়ন পিইএম ইলেক্ট্রোলাইজার বাণিজ্যিক স্কেল হাইড্রোজেন উত্পাদন উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি প্রতিনিধিত্ব করে।

• 1.25 মেগাওয়াট নামমাত্র শক্তি প্রতি স্ট্যাক
• 22.9 কেজি/ঘন্টা হাইড্রোজেন উৎপাদন
• ৩৪ বার অপারেটিং চাপ
• নমনীয় স্কেলিংয়ের জন্য মডুলার আর্কিটেকচার

২০২৫ সালে বাণিজ্যিকভাবে ব্যবহারের জন্য নির্ধারিত, হাইব্রিওন প্রযুক্তি শিল্পের পিইএম ইলেক্ট্রোলাইসিস সমাধানগুলির ক্রমবর্ধমান পরিপক্কতা প্রদর্শন করে।