Fuel cell in Hindi | इंधन सेल क्या है, लाभ, कार्य, उपयोग

तो दोस्तों आज के Fuel cell in hindi इस आर्टिकल में हम इधन सेल क्या होते है ? इनका कार्य किस तरह से होता है ये भी जानेंगे साथी साथ इनके लाभ और इनका इस्तेमाल कहा पर किया जाता है ये भी जानेंगे |

फ्यूल सेल की टेक्नोलॉजी एक नए तरह की टेक्नोलॉजी है | कुछ ही दशोको पहले इस तकनीक की खोज की गयी है और इसका विकास किया गया है | इस टेक्नोलॉजी को अभी भी डेवेलोप किया जा रहा है ताकि इसका इस्तेमाल किया जा सके |

इंधन सेल की खोज William Robert Grove ने 1839 में की थी लेकिन उस समय इसका ज्यादा इस्तेमाल नहीं किया जाया था आगे जाकर NASA ने इसका इस्तेमाल space capsule में किया |

Fuel cell in hindi | इंधन सेल क्या है ?

परिभाषा :- इंधन सेल को हम इस तरह से दर्शा सकते है की यह एक इलेक्ट्रो केमिकल यंत्र है जो की लगातार इंधन के केमिकल उर्जा को इलेक्ट्रिसिटी और गर्मी में रूपांतरित कर देता है वो भी बिना किसी ज्वलन के |

Defination :- A fuel cell is defined as an electrochemical device that continuously converts the chemical energy of fuel into electricity and heat without combustion.

इंधन सेल भी इलेक्ट्रिकल सेल याने की battery की तरह हि होती है क्यू की एन दोनों में पॉजिटिव और नेगेटिव इलेक्ट्रोड होते है और एन दोनों के बिच में इलेक्ट्रोलाइट होते है और दोनों ही DC power को उत्पन्न करते है |

एन दोनों में एक मुख्य अंतर ये है की फ्यूल सेल लगातार उर्जा उत्पन्न करता रहता है और आउट पुट से आगे भेजता रहता है जबकि battery उर्जा को अपने अन्दर स्टोर करके रखता है |

Fuel cell के लगातार काम करने के लिए उसमे लगातार फ्यूल और oxidant कि जरुरत होती है | अगर हम हाइड्रोजन ऑक्सीजन फ्यूल सेल का उदहारण ले तो उसमे H₂ फ्यूल मुहय्या कराता है और O₂ oxident होता है | इनकी वजह से dc power उत्पन्न की जाती है इसमे पानी और गर्मी को by-product की तरह इस्तेमाल किया जाता है |

पारंपरिक पावर प्लांट्स की बात की जाये जैसे की nuclear, thermal power plant तो उनमे पहले इंधन को जला कर गर्मी उत्पन्न की जाती है उस गर्मी को आगे इलेक्ट्रिकल पावर में रूपांतरित किया जाता है | इस सबके बिच में बोहोत सारे कुलिंग वाटर किजरुरत पड़ती है, कुछ जगह पर गर्मि को वातावरण में छोड़ दिया जाता है |

इस लिए फ्यूल सेल टेक्नोलॉजी का इस्तेमाल किया जाता है क्यू की इसकी कार्य क्षमता पारंपरिक पावर प्लांट से अधिक होती है |

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Operation of fuel cell in hindi (इंधन सेल कार्य सिद्धांत):-

जो प्रकिया हमने ऊपर देखि वह एक समान दबाव पर और एक समान तापमान पर की जाती है | fuel cell के operation को समजने के लिए हम एक उदहारण लेते है जोकि है हाइड्रोजन ऑक्सीजन इंधन सेल (hydrogen-H₂ and oxygen O₂ ) इसको हायड्रोक्स फ्यूल सेल (Hydrox fuel cell) कहा जाता है |

Main components of fuel cell:-

1. फ्यूल इलेक्ट्रोड (anode)
2. ओक्सिडेंट इलेक्ट्रोड (कैथोड)
3. इलेक्ट्रोलाइट (एसिडिक फ्यूल के लिए H₂SO₄ और alkali फ्यूल के लिए KOH )
4. अतिरिक्त पुर्जे कंटेनर, सेपरेटर, फ्यूल, ओक्सिडेंट, सीलिंग etc.

निचे दिखाए चित्र में हम hydrox fuel cell का चित्र देख सकते है |

इस इंधन सेल को alkaline fuel cell (AFC) भी कहा जाता है | इसमे दो permeable Nickel electrode होते है को जो electrolyte में डूबे होते है उस इलेक्ट्रोलाइट की कांदुक्टिविटी बोहोत अच्छी होती है |

इसमे इलेक्ट्रोलाइट alkaline solution जो की KOH या फिर H₂SO₄ जो की acidic solution हो सकता है | ऊपर दिखाए चित्र में हम देख सकते है की हमने KOH का इस्तेमाल किया है |

पोरस फ्यूल इलेक्ट्रोड याने की anode जो की negative pole होता है और दूसरा पोरस ओक्सिडेंट electrode cathode होता है जोकि positive pole होता है | एन दोनों के बिच में पोरस गैस होती है उसे सेपरेटर कहा जाता है |

एनोड की तरफ से H₂ गैस फ्यूल के तोर पर और कैथोड की तरफ से O₂ को एक तय मात्रा के दबाव पर दिया जाता है |गैसेस electrode से गुजराती है और इलेक्ट्रोड के अजू बाजु में हवा का बबल याने बुलबुला बना देती है |

पोरस की वजह से electrode और electrolyte एक दुसरे के संपर्क में आती है उसकी वजह से उनके बिच में इलेक्ट्रो केमिकल रिएक्शन हो जाती है | यह electrode एक बाहरी सर्किट की मदद से एक दुसरे से जुड़ते है जो की हम चित्र में देख सकते है |

Chemical reaction of alkaline H₂O₂ fuel cell (H₂O₂ फ्यूल सेल का केमिकल रिएक्शन):-

यहाँ पर हाइड्रोजन गैस anode पर ionized हो जाता है उसकी वजह से फ्री इलेक्ट्रॉन्स और H+ ions उत्पन्न हो जाते है |जो भी electrode की सतह से ऊपर हाइड्रोजन मोलेकुल आ जाता है वो दो H atom में dissociate हो जाता है (electrode के catalytic प्रॉपर्टी की वजह से ).

यहाँ पर इलेक्ट्रोलाइट solution की वजह से हाइड्रोजन ions दो electrons पीछे छोड़ जाता है वाज दो electrons बाहरी सर्किट से पास हो जाते है cathode की तरफ | इसके anode का रिएक्शन हम निचे देख सकते है |

एनोड रिएक्शन:-

H₂ —> 2 H⁺ + 2e ……………..(1)

कैथोड में जो ऑक्सीजन का सप्लाई किया जाता है वह पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है और electrons ट्रांसमिट करता है उसकी वजह से hydroxyl (OH^–) ion उत्पन्न होते है |इसका रिएक्शन हम निचे देख सकते है |

कैथोड रिएक्शन:-

1/2 O₂ + H₂O + 2e —> 2 OH^– …………………..(2)

hydroxyl ion कैथोड से एनोड में इलेक्ट्रोलाइट के मदद से जाते है | हाइड्रोजन और hydroxyl के combine होने से पानी बनता है |

2 H⁺ + 2 OH^– —> 2 H₂O ………………………(3)

यह पूरी केमिकल प्रक्रिया H₂ और O₂ गैसेस कि होती है उससे पानी बनता है |

H₂ + 1/2 O₂ —> H₂O ………………………(4)

तो इस पुरे फ्यूल सेल एक्शन में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन अलग होते है और पानी, इलेक्ट्रिकल एनर्जी और गर्मी उत्पन्न होती है |

Chemical reaction with acidic electrolyte (H₂SO₄):-

Anode : H₂ —> 2 H⁺ + 2e …………………(5)

Cathode : 1/2 O₂ + H₂O + 2e —> 2 OH^– …………………..(6)

Overall reactoin : H₂ + 1/2 O₂ —> H₂O …………………….(7)

यह केमिकल रिएक्शन alkaline electrolyte की तरह ही होती है | H₂– O₂ का ऑपरेशन कुशल या प्रभावकरी होता है | इसमे 100 c से 200 ℃ जितना होता है | इसमे एक फ्यूल सेल से 1.23 V e.m.f. उत्पन्न होता है |

इसमे अगर वोल्टेज या करंट को बढ़ाना हो तो उसके लिए बोहोत सारे सेल को सीरीज और पैरेलल के कॉम्बिनेशन में लगाना पड़ता है|

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Types of fuel cells ( इंधन सेल के प्रकार):-

A) Based on type of electrolyte (इलेक्ट्रोलाइट प्रकार के आधार पर):-

1. Alkaline fuel cell (AFC)
2. Phosphoric acid fuel cell (PAFC)
3. Molten carbon fuel cell (MCFC)
4. Solid oxide Alkaline fuel cell (AFC)
5. Proton/polymer exchange membrane fuel cells (PEMFC)

B) Bsed on fuel and oxidents(ओक्सिडेंट और इंधन के आधार पर):-

1. H₂ (pure) – O₂ (pure) fuel cell
2. H₂(rich gas) – air fuel cell
3. NH₃ – air fuel cell
4. Hydrogen gas – air fuel cell
5. Synthesis gas – air fuel cell

C) Based on operating temperature (तापमान के आधार पर):-

1. Low temperature fuel cell (below 150 ℃)
2. Medium temperature fuel cell (150 ℃ – 250℃)
3. High temperature fuel cell( more than 250 ℃)

D) Based on Applicaions (उपयोग के आधार पर):-

1. Military application
2. Space application
3. Automobile application
4. Submarine application
5. Other commercial application

E) Based on electrolyte(इलेक्ट्रोलाइट के आधार पर):-

1. Acidic electrolyte type
2. Alkaline electrolyte type
3. Neutral electrolyte type

Selection of fuel cells (इंधन सेल का चयन):-

• Cost (मूल्य)
• Size/volume of cell (सेल का आकार/मात्रा)
• Availability of fuel and its heat (ईंधन की उपलब्धता और उसकी गर्मी)
• Transportability(परिवहनीयता)

कुछ हायड्रो कार्बन जैसे की मीथेन, एथेन, प्रोपेन इनका इस्तेमाल बोहोत कम किया जाता है क्यू की यह कम रिएक्टिव होते है और fuel cell में इनका ऑक्सीडेशन भी कठिन होता है |

Losses in fuel cell ( इंधन सेल में होने वाले लोस्सेस):-

अगर load बढ़ जाता है to उसकी वजह से इंधन सेल का वोल्टेज भी कम हो जाता है | fuel cell का वोल्टेज करंट कराक्टेरिस्टिक हम निचे देख सकते है |

इंधन सेल में कितनी इलेक्ट्रिकल उर्जा उत्पन्न होगी यह Gibbs energy (गिब्ब्स एनर्जी) के ऊपर निर्भर होती है नाकि पुरे सेल रिएक्शन पर या हीट एनर्जी के ऊपर |

जो वोल्टेज losses no load पर होते है उन्हें activation loss (E-V_b) कहा जाता है | जो की ऊपर दिखाए चित्र में हम कर्व (a-b) तक देख सकते है |

जैसे की सेल से करंट drown हो जाता है उसकी वजह से वोल्टेज ड्राप होता है इस loss को resistance loss (V_c-V_b) कहा जाता है इसका कर्व हम (b-c) तक देख सकते है |यह लोस्सेस electrical resistance की वजह से होते है |

कर्व में पॉइंट c के बाद e.m.f बोहोत कम हो जाता है क्यू की यहाँ पर mass transport process होता है इसी loss को mass trasnport loss कहा जाता है |

Advantages of fuel cell in hindi (इंधन सेल के फायदे):-

1. इंधन cell की वजह से कम प्रदुषण होता है |
2. इसके प्रक्रिया से किसी प्रकार की आवाज नहीं होती है |
3. इसमे कुलिंग वाटर की जरुरत नहीं होती है |
4. इनका कार्य काल ज्यादा होता है |
5. इंधन सेल के लिए बोहोत कम जगह की जरुरत होती है |
6. अगर मांग बढ़ती है तो इसकी क्षमता को बढाया जा सकता है |
7. जहा पर जरुरत है उसी जगह पर इसे लगाया जा सकता है इसकी वजह से पावर लोस्सेस कम हो जाते है |
8. Fuel cell से 5kW से लेकर 10MW की रेंज तक उपलब्ध होते है |
9. इनका इस्तेमाल दूर दराज के इलाकों में किया जा सकता है |

Disadvantages of fuel cell (इंधन सेल के नुकसान):-

1. इनकी प्रारंभिक लागत बोहोत ज्यादा होती है |
2. शुद्ध हाइड्रोजन गैस को प्राप्त करना कठिन होता है |
3. हाइड्रोजन गैस को स्टोर करना और एक जगह से दूसरी जगह ले जाना कठिन होता है |
4. बोहोत सारी इंधन सेल पर चलने वाली टेक्नोलॉजी अभी सुरुवाती स्टेज में है इनपर अभी बोहोत रिसर्च होना बाकि है |
5. हाइड्रोजन गैस महंगी होती है और सभी जगह पर उपलब्ध भी नहीं होती है |

Application of fuel cell (इंधन सेल के उपयोग):-

1. Space याने अंतरिक्ष में space shuttle में
2. सम्बुन्दर के जहाजो में |
3. Automobile याने गाडियों में |
4. कहा भी ले जाने योग्य power plants में |
5. मिलिटरी में |

FAQ related to fuel cell in hindi (इंधन सेल से जुड़े सवाल जवाब):-

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तो दोस्तों आज हमने Fuel cell in Hindi इस आर्टिकल में हमने इंधन सेल क्या होते है ? यह जानने की कोशिश की साथी साथ इंधन सेल के लाभ और हानिया भी देखि कितने है और, उपयोग के बारेमे भी जाना। अगर यह आर्टिकल या लेख आपको अच्छा लगा हो तो अपने दोस्तों के साथ facebook पर जरूर शेयर करना और इस लेख को पढ़कर आपको कैसा लगा वो कमेंट बॉक्स में जरूर लिखना कुछ सुझाव हो  तो भी कमेंट में जरूर लिखना।

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