Home » විශේෂාංග » හයිඩ්‍රජන් වාහන තාක්‍ෂණය » හයිඩ්‍රජන් වාහන තාක්‍ෂණික විමසුම: ලිපි අංක 05

හයිඩ්‍රජන් වාහන තාක්‍ෂණික විමසුම: ලිපි අංක 05

PEM Fuel Cell හඳුනා ගනිමු
Fuel cell හෙවත් ඉන්ධන කෝෂ මගින් හයිඩ්‍රජන් සහ ඔක්සිජන් ප්‍රතික්‍රියා කර විදුලිය සහ ජලය නිපදවන රසායනික ක්‍රියාවලිය පිළිබඳව අපි මිට පෙර ලිපියෙන් සාකච්ඡා කළෙමු. අද ලිපියෙහි අරමුණ වන්නේ මෝටර් රථ, ජංගම උපකරණ (දුරකථන චාජර් , ලැප්ටොප් චාර්ජර් වැනි) ආදිය සඳහා භාවිතා කරන PEM Fuel Cell පිළිබඳව ඔබට යම් විස්තරයක් ගෙන ඒමයි.

මෙහි PEM (පෙම්) යන්න දීර්ඝ කර ලියන ආකාර දෙකක් ඇත. මින් එකක් Polymer Exchange Membrane යන්නද අනෙක Proton Exchange Membrane යන්න ද වේ. මෙසේ PEM හයිඩ්‍රජන් කෝෂ සඳහා නම් දෙකක් භාවිතා කිරීමට හේතුවක් ඇත. මෙහි විද්‍යුත් විච්චේදකය පොලිමර් (Polymer) විශේෂයකින් තනා ඇති බැවින් පළමු නම භාවිතා වේ. මෙම විද්‍යුත් විච්ඡේදකය හයිඩ්‍රජන් අයන පමණක් සන්නයනය කරයි. හයිඩ්‍රජන් අයනයක ඇත්තේ එක් ප්‍රෝටෝනයක් පමණි. එබැවින් හයිඩ්‍රජන් අයනයක් ප්‍රෝටෝනයක් ලෙස සැලකිය හැකිය. මේ නිසා විද්‍යුත් විච්ඡේදකය හරහා ප්‍රෝටෝන ගමන් කරන බව සලකා එයට Proton Exchange Membrane යන්න භාවිත කෙරෙයි. මෙම කුමන නම භාවිතා කලද එහි ගැටළුවක් නැත.

PEM ඉන්ධන කෝෂයක ක්‍රියාකාරිත්වය ද අනෙකුත් ඉන්ධන කෝෂ මෙනි. ඇනෝඩය අසලදී හයිඩ්‍රජන් වායුව H+ අයන දෙකක් බවට වෙන්වී ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් මුක්ත කරයි. මෙම ඉලෙක්ට්‍රොන දෙක බාහිර පරිපථය හරහා කැතෝඩය වෙත පැමිණ එහි ඇති ඔක්සිජන් සමග  සම්බන්ධ වී ඔක්සිජන් අයන සාදයි. ඇනෝඩයේ ඇති හයිඩ්‍රජන් අයන විද්‍යුත් විච්ඡේදකය හරහා කැතෝඩය වෙත පැමිණ එහි ඇති ඔක්සිජන් අයන සමග සම්බන්ධ වී ජලය සාදයි.  (මෙම ක්‍රියාවලිය මිට පෙර ලිපියේදී සවිස්තරාත්මකව ඉදිරිපත් කර ඇත)

Figure:  PEM Fuel Cell schematic diagram (Image Courtesy: Wikipedia)

Figure: PEM Fuel Cell schematic diagram
(Image Courtesy: Wikipedia)

ඉහත රසායනික ප්‍රතික්‍රියා ක්‍රියාවලිය සිදු කිරීමට අවශ්‍ය හයිඩ්‍රජන්, වාහනයේ ඇති ඉන්ධන ටැංකිය (හයිඩ්‍රජන් ටැංකිය) මගින් ලබා දෙන අතර ඔක්සිජන් ලබා ගන්නේ වායුගෝලයෙනි.

සෑම ඉන්ධන කෝෂයකම මුලික ක්‍රියාවලිය බොහෝ දුරට එකම වුවද එක් එක් ඉන්ධන කෝෂ විශේෂයනට එයටම ආවේනික වූ ලාක්ෂණික ගති ලක්‍ෂණ ඇත. ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්වය හෙවත් operating temperature එක මින් එක් ලාක්ෂණික ගති ලක්ෂණයකි. සාමාන්‍යයෙන් PEM ඉන්ධන කෝෂයක ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 70ක් පමණ වේ. මේවා මෝටර් රථ මෙන්ම අනෙකුත් ජංගම උපකරණ සඳහා යොදා ගැනීමට මුලිකම හේතුවක් වන්නේද මෙයයි. ස්ථාවර විදුලි ජනනය සඳහා යොදා ගන්නා Solid Oxide Fuel Cell හෙවත් SOFC ඉන්ධන කෝෂ වල ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 600 – 900 පමණ වේ. එබැවින් මේවා මෝටර් රථ සඳහා භාවිතා කල නොහැක (පනගැන්වීම සඳහා සැලකිය යුතු කාලයක් ගතවන බැවිනි.)

සියලුම ඉන්ධන කෝෂ වර්ග අතරින් වානිජකරණ මට්ටමට වඩාත්ම සමීපව ඇත්තේ PEM ඉන්ධන කෝෂයි. අනෙකුත් ඉන්ධන කෝෂ වලට වාණිජකරණ මට්ටමට පැමිණීම සඳහා විසඳා ගත යුතු යම් යම් තාක්‍ෂණික අභියෝග කිහිපයක් තවමත් ඉතිරිව ඇත. මේ අතරින්  SOFC ඉන්ධන කෝෂ විශේෂය වානිජකරණ මට්ටමේ දොරටුව අසලටම පැමිණ ඇති තාක්ෂණයකි.  මේ වනවිට ආයතන කිහිපයක්ම SOFC ඉන්ධන කෝෂ නිෂ්පාදනය ආරම්භ කර ඇති මුත් මේවා තවමත් රාජ්‍ය අනුග්‍රහය යටතේ පවතින ආයතන මිස ලාභ ලබන ආයතන නොවේ.

PEM ඉන්ධන කෝෂ මුහුණදෙන ප්‍රධානතම තාක්‍ෂණික අභියෝගය වන්නේ මෙම ඉන්ධන කෝෂ සඳහා යොදා ගත යුතු හයිඩ්‍රජන් වායුව ඉතාම සුපිරිසිදු මට්ටමේ තිබිය යුතු වීමයි. කාබන් මොනොක්සයිඩ් වැනි වායුවක් සුළු ප්‍රමාණයක් හෝ හයිඩ්‍රජන් සමග මුසුව තිබුණහොත් එය බරපතල ලෙස ඉන්ධන කෝෂයට හානි පමුණවයි. මෙය carbon poisoning හෙවත් කාබන් විෂ වීම ලෙසින් හඳුන්වයි. මෙම අභියෝගය ජය ගැනීම සඳහා ද මේ වන විට සාර්ථක මට්ටමින් පර්යේෂණ සිදු කරමින් පවතින අතර, නුදුරු අනාගතයේදීම මෙම අභියෝගයද ජය ගැනීමට හැකි වනු ඇත.

පර්යේෂකයින්ගේ අවධානය යොමු වී ඇති තවත් දෙයක් වන්නේ PEM ඉන්ධන කෝෂ වල මිල අඩු කිරීමයි. මෙහි හ හයිඩ්‍රජන් වායුව හයිඩ්‍රජන් අනු බවට පත් කිරීමේ ක්‍රියාව සඳහා ප්ලැටිනම් ලෝහය උත්ප්‍රේරකයක් ලෙස යොදා ගනී. ප්ලැටිනම් යනු ඉතා මිල  අධික මුලද්‍රව්‍යයකි. එබැවින් ප්ලැටිනම් වෙනුවට වෙනත් උත්ප්‍රේරක යොදා ගැනීම සඳහා මේ වනවිට පර්යේෂණ සිදු කරමින් පවතී. මේ තුලින් PEM ඉන්ධන කෝෂ වල මිලද, මෙම ඉන්ධන කෝෂ භාවිතයට ගන්නා මෝටර් රථ, ජංගම උපකරණ වැනි දේ වල ද මිල පහත හෙලීමට හැකිවනු ඇත.

වසර දෙසියයකටත් පමණ පෙර සොයා ගත්, ඉතාම මන්දගාමී ලෙසින් ඉදිරියට පැමිණි එහෙත් පසුගිය දශක දෙකක පමණ කාලය තුල ඉතා සීග්‍රගාමී වර්ධනයක් පෙන්නුම කල ඉන්ධන කෝෂ තාක්‍ෂණයේ කුටප්‍රාප්තිය සනිටුහන් කරමින් 2014 /2015 වසර වලදී හයිඩ්‍රජන් වාහන වෙළඳපොල වෙත නිකුත් කිරීම ආරම්භ වනු ඇත.   

මීළඟ ලිපියෙන් fuel cell stack එකක් යනු කුමක්ද යන්න ඉගෙන ගනිමු.

මෙම ලිපි මාලවේ සම්පුර්ණ අයිතිය විදුලොවින් සතුය. උපුටා ගැනීමට අවශ්‍ය නම් ඉල්ලීමක් කරන්න v.thaksalawa@gmail.com

ඔබේ අදහස් කියන්න....
Author: vidulowin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *