हाइड्रोजन के लिए आने वाला दशक: रिपोर्ट भविष्यवाणियाँ प्रस्तुत करती है | एनवायरोटेक

एक नई रिपोर्ट हाइड्रोजन मूल्य श्रृंखला का एक सिंहावलोकन प्रदान करती है, जिसमें विभिन्न उत्पादन विधियों, वितरण और जहां लेखकों का मानना ​​​​है कि इसका उपयोग किया जाएगा, का मूल्यांकन शामिल है। मार्केट इंटेलिजेंस फर्म IDTechX लिखती है

हाल के वर्षों में विश्व स्तर पर डीकार्बोनाइजेशन प्रयासों ने गति पकड़ी है। नवीकरणीय ऊर्जा, विद्युतीकरण और बैटरी भंडारण प्राथमिक समाधान हैं। हालाँकि, कुछ क्षेत्रों में ऐसे तरीकों का उपयोग करके डीकार्बोनाइजेशन करना मुश्किल है, जिनमें भारी उद्योग, हीटिंग और विमानन और शिपिंग जैसे कुछ परिवहन क्षेत्र शामिल हैं। हाइड्रोजन इन चुनौतीपूर्ण क्षेत्रों के लिए एक आशाजनक समाधान प्रदान करता है। ईंधन, ऊर्जा वाहक और रासायनिक फीडस्टॉक के रूप में इसकी क्षमता ने कई सरकारों को राष्ट्रीय हाइड्रोजन रणनीतियां तैयार करने के लिए प्रेरित किया है। नतीजतन, कंपनियां बाजार के अवसरों का लाभ उठा रही हैं, सेवाओं, उत्पादों और प्रौद्योगिकियों की एक श्रृंखला की आपूर्ति कर रही हैं। तेजी से बढ़ता हाइड्रोजन बाजार वैश्विक स्तर पर हितधारकों का ध्यान आकर्षित कर रहा है।

हाइड्रोजन की क्षमता को साकार करने के लिए एक सामंजस्यपूर्ण मूल्य श्रृंखला आवश्यक है, जिसमें निम्न-कार्बन हाइड्रोजन उत्पादन, भंडारण और वितरण बुनियादी ढांचे को शामिल किया गया है, जो अंतिम-उपयोगकर्ता की मांग के अनुरूप है। तेल और गैस क्षेत्र के अनुरूप, हाइड्रोजन मूल्य श्रृंखला में अपस्ट्रीम (उत्पादन), मिडस्ट्रीम (भंडारण और परिवहन), और डाउनस्ट्रीम (अंतिम-उपयोग) खंड शामिल हैं। प्रत्येक खंड अद्वितीय तकनीकी और सामाजिक-आर्थिक चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। रिपोर्ट "हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था 2023-2033: उत्पादन, भंडारण, वितरण और अनुप्रयोग" इनमें से कई मुद्दों का विश्लेषण करता है।

(ऊपर) भविष्य की हाइड्रोजन मूल्य श्रृंखला का अवलोकन। स्रोत: IDTechEx. बड़ा करने के लिए क्लिक करें।

हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था: स्थिति बनाम महत्वाकांक्षा
वर्तमान में, 98% से अधिक वैश्विक हाइड्रोजन जीवाश्म ईंधन-आधारित ग्रे और ब्लैक हाइड्रोजन से उत्पन्न होता है, जो भाप मीथेन सुधार और कोयला गैसीकरण का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है। ये विधियाँ CO2 उत्सर्जन में महत्वपूर्ण योगदान देती हैं। प्रतिक्रिया में, कई कंपनियां कम कार्बन हाइड्रोजन उत्पादन तकनीकों का नेतृत्व कर रही हैं, जो ब्लू हाइड्रोजन (सीओ2 कैप्चर के साथ प्राकृतिक गैस सुधार) या ग्रीन हाइड्रोजन (नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करके जल इलेक्ट्रोलिसिस) पर ध्यान केंद्रित कर रही हैं।

ऊर्जा परिवर्तन के लिए नई निम्न-कार्बन हाइड्रोजन सुविधाओं की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, सरकारें आगामी वर्षों के लिए निश्चित उत्पादन लक्ष्य स्थापित कर रही हैं। उदाहरण के लिए, यूके ने 10 तक 2030GW कम-कार्बन हाइड्रोजन का लक्ष्य रखा है (2.5 मिलियन टन नीला H2 सालाना, 5GW हरा H2), जबकि अमेरिका का लक्ष्य 10 मिलियन टन सालाना है। कई अन्य देशों के भी महत्वाकांक्षी उत्पादन उद्देश्य हैं। हालाँकि, नई उत्पादन साइट परियोजना की घोषणा और विकास की गति उत्पादन की उच्च लागत (विशेष रूप से हरित H2 के लिए), नवीकरणीय और CCUS बुनियादी ढांचे के समर्थन की कमी, अंतिम निवेश निर्णय लेने में लंबा समय लगने के साथ-साथ इन लक्ष्यों से पीछे है। वित्तपोषण और अनुमति प्राप्त करने में चुनौतियाँ। अपर्याप्त मिडस्ट्रीम भंडारण और वितरण नेटवर्क के साथ, मूल्य श्रृंखला में प्रौद्योगिकी और बुनियादी ढांचे दोनों में विकास और नवाचार के लिए एक विशाल अवसर है।

ब्लू हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकियाँ
वर्तमान में, प्राकृतिक गैस से प्राप्त नीला हाइड्रोजन, सबसे अधिक लागत प्रभावी निम्न-कार्बन हाइड्रोजन उत्पादन विधि है, जिसमें हाइड्रोजन (LCOH) की अनुमानित लागत लगभग US$2-4/kg H2 है। इसकी तुलना में, उत्पादन विधि और नवीकरणीय ऊर्जा उपलब्धता जैसे क्षेत्रीय कारकों के आधार पर, हरित हाइड्रोजन में 4-10 अमेरिकी डॉलर/किग्रा एच2 पर बहुत अधिक एलसीओएच होता है। इस प्रकार, जब तक हरित हाइड्रोजन व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं हो जाता, तब तक नीले हाइड्रोजन को एक संक्रमणकालीन समाधान के रूप में देखा जाता है।

कई प्रौद्योगिकियाँ नीले हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती हैं। सबसे प्रचलित है स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग (एसएमआर)। मीथेन का उपयोग करने वाली अन्य स्केलेबल विधियां उभरी हैं, जैसे आंशिक ऑक्सीकरण (POX) प्रक्रिया, जो अपशिष्ट हाइड्रोकार्बन फीडस्टॉक्स को मूल्यवान सिनगैस में बदल देती है और विश्व स्तर पर कुछ रिफाइनरियों में उपयोग की जाती है। एक अन्य उल्लेखनीय विधि ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग (एटीआर) है, जो एसएमआर और पीओएक्स का एक संकर है।

एटीआर अपनी ऊर्जा दक्षता और कार्बन कैप्चर प्रौद्योगिकियों के साथ अनुकूलता के लिए पसंदीदा है, जो लागत-कुशल ब्लू हाइड्रोजन उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है। एटीआर का उपयोग करने वाली उल्लेखनीय परियोजनाओं में अलबर्टा में एयर प्रोडक्ट्स का नेट-ज़ीरो हाइड्रोजन एनर्जी कॉम्प्लेक्स शामिल है, जो टॉपसो ​​की SynCOR तकनीक का लाभ उठा रहा है। IDTechEx का अनुमान है कि आने वाले दशक में SMR, POX और ATR ब्लू हाइड्रोजन क्षेत्र का नेतृत्व करेंगे, ATR संभावित रूप से 2034 तक नई उत्पादन क्षमता पर हावी हो जाएगा। ऐसे विषयों के साथ-साथ मीथेन पायरोलिसिस और विद्युतीकृत SMR जैसी नई सुधार तकनीकों पर अधिक जानकारी दी गई है। IDTechEx की "ब्लू हाइड्रोजन उत्पादन और बाजार 2023-2033: प्रौद्योगिकी, पूर्वानुमान, खिलाड़ी" रिपोर्ट में उपलब्ध है।

हरित हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकियाँ
नवीकरणीय ऊर्जा द्वारा संचालित जल इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पादित ग्रीन हाइड्रोजन, महत्वपूर्ण रुचि पैदा कर रहा है। इसके उत्पादन के लिए कई प्रौद्योगिकियाँ मौजूद हैं। सबसे अधिक स्थापित क्षारीय जल इलेक्ट्रोलाइज़र (AWE) है, जो पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करता है। किफायती निर्माण और निकल और स्टील जैसी उत्प्रेरक सामग्रियों से लाभ उठाते हुए, AWE अपने समकक्षों की तुलना में कम पूंजी लागत का दावा करता है। फिर भी, इसकी गतिशील संचालन क्षमता खराब है, और वायुमंडलीय दबाव में इसकी दक्षता कम है। इसलिए, दबावयुक्त AWE बाज़ार में उभरे हैं, अधिकांश खिलाड़ी ऐसे सिस्टम की आपूर्ति करते हैं।

प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोलाइज़र (पीईएमईएल) सबसे लोकप्रिय तकनीक है क्योंकि यह नवीकरणीय ऊर्जा के साथ बहुत अच्छी तरह से एकीकृत हो सकती है और मिनटों के भीतर उत्पादन को ऊपर या नीचे करके उनकी प्रोफ़ाइल का अनुसरण कर सकती है। इस तकनीक में AWE के लिए एक अलग निर्माण और संचालन सिद्धांत है, जिसमें इलेक्ट्रोलाइट के रूप में पॉलिमर झिल्ली, मुख्य रूप से नेफियन का उपयोग किया जाता है। नकारात्मक पक्ष प्लैटिनम समूह धातु (पीजीएम) इलेक्ट्रोकैटलिस्ट्स पर इसकी निर्भरता है, विशेष रूप से एनोड पर इरिडियम ऑक्साइड - इरिडियम एक महंगा और दुर्लभ खनिज है। नतीजतन, पीजीएम के उपयोग को कम करना और वैकल्पिक उत्प्रेरक विकसित करना उद्योग का प्रमुख फोकस है।

अन्य तकनीकों में सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करने वाला सॉलिड ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइज़र (SOEL), और आयन एक्सचेंज मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोलाइज़र (AEMEL) शामिल हैं, जिसका उद्देश्य AWE और PEMEL के फायदों को मिलाना है। हालाँकि, IDTechEx का अनुमान है कि AWE और PEMEL अपनी स्थापित उपस्थिति के कारण आने वाले दशक में बाजार का नेतृत्व करेंगे। इलेक्ट्रोलाइज़र संयंत्र लागत (CAPEX/OPEX) में कटौती करना, बड़े पैमाने पर संयंत्रों का संचालन करना और इलेक्ट्रोलाइज़र विनिर्माण क्षमता का विस्तार करना भविष्य के लिए आवश्यक है। हालाँकि, किफायती नवीकरणीय बिजली तक पहुंच अंततः हरित हाइड्रोजन की सफलता को निर्धारित करेगी। ऐसे विषयों पर अधिक जानकारी, साथ ही इलेक्ट्रोलाइज़र बाज़ार और खिलाड़ियों का विस्तृत विश्लेषण, IDTechEx की "ग्रीन हाइड्रोजन प्रोडक्शन: इलेक्ट्रोलाइज़र मार्केट्स 2023-2033" रिपोर्ट में उपलब्ध है।

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• स्रोत: https://envirotecmagazine.com/2024/01/18/the-decade-ahead-for-hydrogen-report-offers-predictions/