के टोयोटाको हाइड्रोजन इन्जिनले ईभीलाई विस्थापित गर्न सक्ला ?
जेठ २१, २०८० २०:१
काठमाडौं । टोयोटाले ईभी उद्योगलाई विस्थापित गर्नसक्ने सम्भावना बोकेको हाइड्रोजन इन्जिन विकास गरेको छ । जो पूर्ण रूपमा हाइड्रोजनबाट चल्छ । यसले बाइप्रोडक्टका रूपमा कार्बन डाइअक्साइडको साटो पानीको बाफलाई वायुमण्डलमा फैलाउँछ । त्यस्तो पानीको बाफ वा भनौं बाइप्रोडक्टलाई हामी पानीको रूपमा पिउन पनि सक्छौं ।
कार्यक्षमताकै कुरा गर्ने हो भने पनि टोयोटाको उक्त इन्जिन ईभीको मोटरभन्दा दुई गुणा बढी इफिसियन्ट (कार्यक्षमतामा कुशल) छ । कम्पनीले सार्वजनिक गरेको प्रोटोटाइप (नमूना) ले नै टेस्लाको सबैभन्दा बढी बिक्री भएको टेस्ला मोडेल वाई ईभी इन्जिनकोभन्दा राम्रो प्रदर्शन गरेको छ ।
टोयोटाको हाइड्रोजन इन्जिनले एक पटकको रिफिलमा ६५० किलोमिटर दूरी पार गराउन सक्छ । एक पटक हाइड्रोजनको ट्याङ्क रिफिल गर्न पाँच मिनेटको समय लाग्छ । जबकी टेस्लाको मोडल वाईले एक पटकको चार्जमा ५०० किलोमिटरको रेञ्ज दिन्छ । जसलाई चार्ज गर्न दिनभर नै लाग्न सक्छ ।
कम्पनीको नयाँ प्रविधिबारे पढिरहँदा भलै टोयोटाले वातावरणलाई मध्यनजर गर्दै यस्तो इन्जिन बनाएको हो भन्ने आभास हुन्छ । तर, वास्तविकता भने फरक छ । टोयोटाले झुक्याएर यसको विकास गर्नु परेको थियो । किनभने अमेरिकी सरकारले टोयोटाको साधारण कारलाई प्रतिबन्ध लगाएको छ ।
सन् २००५ देखि १०१५ सम्म टोयोटा सबैभन्दा बढी गाडी बिक्री गर्ने कम्पनी बनेको थियो । एक हिसाबले भन्नुपर्दा अटोमोबाइलको क्षेत्रमा टोयोटाले एक छत्र राज गरेको थियो ।
तर, टोयोटाका कर्मचारीको लापरवाहीका कारण गाडीको टेल पाइप (धुवाँ आउने पाइप) लाई कुनै सुधार नगरी १० वर्षसम्म कैयौं गाडीहरू उत्पादन गरिए । र, ती गाडीहरू बजारमा बिक्री पनि भए ।
विस्तारै यो कुरा यूएस इन्भाइरोमेन्ट प्रोटेक्सन एजेन्सी (अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण निकाय) को नजरमा पर्यो । त्यसपछि उक्त एजेन्सीले यो सवालमा टोयोटासँग विस्तृत अनुसन्धानको रिपोर्ट माग्यो । तर, टोयोटाले मागिएका कुनै पनि विवरण उपलब्ध गराउन सकेन ।
यसको परिणाम स्वरूप अमेरिकी सरकारले ‘क्लिन एयर एक्ट’ उलङ्घन गरेको आरोपमा मुद्दा दायर गर्यो । साथमा कम्पनीको उक्त कमजोरीले वातावरणमा कार्बन उत्सर्जनको हिसाब गर्दा टोयोटालाई १८ करोड डलर जरिवाना तिर्नुपर्ने अल्टिमेटम दिइयो ।
उक्त समयसम्म टोयोटाको स्थिति यस्तो भइसकेको थियो कि जरिवाना नतिरेको अवस्थामा कम्पनीका गाडीमाथि प्रतिबन्ध लाग्न सक्थ्यो । तर, जरिवाना तिरेको अवस्थामा पनि कम्पनीलाई ठूलो आर्थिक भार पर्थ्यो र, त्यस्तै भयो पनि । दुई वर्षको अवधिमा टोयोटाको बिक्री लगातार घट्न थाल्यो । त्यसपछि कम्पनीको अवस्था दयनीय बन्दै गयो ।
त्यस्तै सन् २०१९ को अन्तिमतिरबाट सुरु भएको कोभिडले सन् २०२० मा आक्रामक रूप लियो । र, सबै अटोमोबाइल कम्पनीले वातावरण प्रदुषणलाई गम्भीर रूपमा लिन थाले ।
त्यो अवस्थासम्म पनि यी सबै कम्पनीभन्दा फरक टोयोटा सामान्य कम्बश्चन इन्जिनमै केन्द्रित थियो । कम्पनीले नयाँ तरिकाले आफ्नो व्यापारलाई विस्तार गर्ने योजना बनाइरहेको थियो ।
त्यही अवस्थामा टोयोटाको बिक्री २० प्रतिशतले घट्न पुग्यो । त्यसपछि टोयोटाले आफ्नो पूरा ध्यान नवीनतम् प्रविधिमा केन्द्रित गर्यो । लगतै कम्पनी हाइड्रोजन इन्जिन निर्माण गर्नतर्फ केन्द्रित भयो ।
यो परियोजनाका लागि टोयोटाले यामाहासँग सहकार्य गरेर ‘बियोन्ड जेरो क्याम्पेन’ सुरु गर्यो । जसको प्रमुख लक्ष्य भनेकै कार्बन उत्सर्जन शून्य पार्नु थियो ।
त्यही परियोजना अन्तर्गत सबैभन्दा पहिले हाइड्रोजन कम्बश्चन इन्जिन बनाइयो । तर, हाइड्रोजनलाई इन्धनको रूपमा प्रयोग गरेर इन्जिन बनाउने टोयोटाको कुनै विचार नै थिएन ।
इतिहासमा यो विचारको उद्गम विन्दु हेर्ने हो भने १८ औं शताब्दीमा पुग्नुपर्ने हुन्छ । १८ औं शताब्दीमा एक स्वीस आर्मी इन्जिनियर फ्रान्को आइज्याक डे रिभ्याज एक दिन तोप पड्काइरहेका थिए ।
त्यही बेला उनको मनमा एउटा विचार आयो । उनले सोचे इन्जिनको पिस्टनलाई बाफको सट्टा विस्फोटक पदार्थबाट सञ्चालन गर्दा के होला ? त्यसपछि उनले एउटा इन्जिन तयार पारे ।
जसमा एउटा सानो बेलुनमा हाइड्रोजन भरेर त्यसमा आगो लगाइयो । तर, त्यसक्रममा एउटा समस्या आइदियो । यसलाई म्यानुअल्ली प्रज्वलन गरेर स्टार्ट गर्नुपर्ने हुन्थ्यो ।
त्यसबाट पनि उक्त इन्जिन छ मिटरको दूरी मात्र पार गर्न सक्थ्यो । यो विधि त्यति व्यवहारिक थिएन । त्यसैले फ्रान्को आफ्नो उक्त परियोजनाबाट पछि हटे ।
सन् १८६० मा सोही इन्जिनमा केही सुधार गरेर एक बेल्जियन इन्जिनियर इटियान लेनोएरले इलेक्ट्रोलाइसिसमा चल्ने पहिलो हाइड्रोजन कार निर्माण गरे । जसलाई उनले हिप्पोमोबाइल नाम दिए ।
उक्त गाडी सञ्चालनका लागि इलेक्ट्रोलाइसिस प्रक्रिया अपनाउनुपर्ने हुन्थ्यो । जसका लागि विद्युतको आवश्यकता पर्छ । जुन यथार्थमा जीवाष्म इन्धनबाट उत्पादन गरिन्थ्यो।
यसरी अप्रत्यक्ष रूपमा जीवाष्म इन्धनको प्रयोग गर्नुभन्दा वैज्ञानिकहरू प्रत्यक्ष रूपमै उक्त इन्धन प्रयोग गर्न सकिने सवारी साधनको खोजमा केन्द्रित भए । त्यससँगै दुई प्रकारका जीवाश्म इन्धनबाट चल्ने इन्जिन निर्माण भए ।
एउटा डिजेल इन्जिन र अर्को पेट्रोल इन्जिन । यी दुई इन्जिनको व्यापक प्रयोग हुन थालेपछि हाइड्रोजन इन्जिनको विचार सिद्धान्तमा सीमित भयो । सन् १९६६ मा जनरल मोटर्स कम्पनीले रकेट फ्युल प्रविधिलाई साधारण कारमा प्रयोग गर्ने विषयमा सोच्न थाल्यो ।
त्यसपछि एपोलो मिसनको क्रोइयोजेनिक हाइड्रोजन ट्याङ्कबाट प्रभावित भएर उक्त कम्पनीले आफ्नो पहिलो हाइड्रोजन फ्युल सेल कार बनायो । जसलाई कम्पनीले इलेक्ट्रोभ्यान नाम दिएको थियो ।
तर, यो गाडी हाइड्रोजन बमभन्दा कम थिएन । किनभने यसमा हाइड्रोजन र अक्सिजन ग्यासको सिलिन्डर राखिएको थियो । यदि हाइड्रोजन र अक्सिजनलाई एक आपसमा मिसाउने हो भने विस्फोटक पदार्थ बन्छ । किनभने यी दुवै प्रज्वलनशील पदार्थ हुन् ।
उनीहरूसँग यसको समाधान भए पनि उक्त गाडीलाई चलाउन रकेट वैज्ञानिकको आवश्यकता पर्थ्यो । किनभने यसको ड्याशबोर्ड कुनै रकेटको भन्दा कम थिएन ।
यसको डिजाइन हेर्ने हो भने पनि गाडीको आधाभन्दा बढी पाटपुर्जा इन्जिनले भरिएको थियो । जसको परिणाम स्वरूप गाडी छ सिट भएको जस्तो देखिए पनि त्यसमा दुई जना मात्र बस्न मिल्थ्यो । उक्त गाडी पनि व्यवहारिक साबित भएन । त्यसैले सो गाडी व्यावसायिक रूपमा कहिल्यै बजारमा आउन सकेन ।
यी सबै समस्यालाई जनरल मोटरले समाधान गर्नु पूर्व नै एउटा ठूलो दुर्घटना भयो । त्यो के भने इलेक्ट्रो भ्यान परीक्षणका क्रममा त्यसमा रहेको हाइड्रोजन ट्याङ्क विस्फोट भयो ।
त्यही विस्फोटमा गाडीका पाटपुर्जा आधा किलोमिटर परसम्म पुगेका थिए । यो घटनालाई नजिकबाट नियालिरहेको संसारले हाइड्रोजनबाट गाडी चलाउन खतरनाक हुनेछ भन्ने बुझिसकेको थियो ।
यो त इतिहासको कुरा भयो । अहिलेको अवस्थामा प्रविधि यति अत्याधुनिक भइसकेको छ कि यसलाई कुनै न कुनै रूपमा अगाडि बढाउनेबारे धेरैले सोचिसकेका छन् । के टोयोटाले पनि यही सोचेर हाइड्रोजन इन्जिन निर्माण गरेको हो त ?
के कारणले गर्दा टोयोटाले यति खतरनाक प्रविधिलाई पुनः बजारमा ल्याउन खोजिरहेको छ ? त्यसका लागि टोयोटाले त्यस्तो के उपाय निकाल्यो, जसले गर्दा यस्तो यो पड्किँदैन भन्नेमा कम्पनी विश्वस्त छ ?
यी समस्यालाई समाधान गर्न टोयोटाले उक्त इलेक्ट्रो भ्यानमा जे जति समस्या थिए, ती समस्यालाई एकएक गरी समाधान गर्न सुरु गर्यो । सबैभन्दा पहिला कम्पनीले सुरक्षालाई मध्यनजर गर्यो । यसमा पनि सबैभन्दा पहिले टोयोटा हाइड्रोजन लिक हुने समस्यामा केन्द्रित भयो ।
इलेक्ट्रो भ्यानमा प्रयोग भएका हाइड्रोजन ट्याङ्क आल्मुनियम र स्टेनलेस स्टिलबाट बनेकाले ग्यास लिक हुन्थ्यो । किनभने उक्त सिलिन्डरको टेन्साइल टेन्सन कम थियो ।
त्यसैले उक्त समस्यालाई समाधान गर्न टोयोटाले यस्तो पदार्थ छनौट गर्यो, जसको टेन्साइल स्ट्रेन बढी हुनुका साथै उक्त पदार्थ कम तौलको पनि थियो । त्यो पदार्थ हो ‘कार्बन फाइबर’ ।
जसको सहायताले जहाँ पहिलेका ट्याङ्क ३००० पीएसआईको चाप थेग्न सक्थे, टोयोटाले तयार पारेको ट्याङ्क १० हजार पीएसआईको चाप झेल्न सक्ने भयो ।
यी सबै कुरालाई व्यवस्थित गरेर सन् २०१४ मा टोयोटाले सबैभन्दा पहिलो व्यावसायिक हाइड्रोजन फ्युल सेल कार सार्वजनिक गर्यो । जसलाई टोयोटा मिराइ नाम दिइएको थियो ।
तर, यो मोडल चर्चित भए पनि कारको बिक्री भने त्यति साह्रो भएन । कारण थियो, फ्युल सेलको कार्यक्षमता ।
साधारणतया के हुन्छ भने फ्युल सेलले इलेक्ट्रोलाइसिस मार्फत विद्युत उत्पादन गर्छ । तर, यसमा मुख्य समस्या ऊर्जा दुई फरक कन्भर्जन प्रक्रियाद्वारा उत्पादन गर्नुपर्ने हुन्छ ।
पहिलो इलेक्ट्रिकदेखि रसायनिक ऊर्जा, जसलाई इलेक्ट्रोलाइसिस भनिन्छ, अर्को रसायनदेखि इलेक्ट्रिकल इनर्जी, जसलाई रिभर्स इलेक्ट्रोलाइसिस भन्ने गरिन्छ ।
यो डुअल दोहोरो कन्भर्जनका कारण टोयोटा मिराइ २० देखि ३० प्रतिशत मात्र इफिसियन्सी दिइरहेको थियो । जबकी ईभीमा ७० देखि ९० प्रतिशत कार्यक्षमता हुन्छ ।
यता इलेक्ट्रोलाइसिसमा लाग्ने एनोड र क्याथोड सोडियम हाइड्रो अक्साइड र पोटासियम हाइड्रो अक्साइड जस्ता इलेक्ट्रोलाइटका कारण खराब हुँदै जान्छ । जसले गर्दा सेल (Cell) छिट्टै खराब हुन्छ ।
तर टोयोटाको अहिलेको यो नयाँ तरिकाले फ्युल सेलका सबै नकारात्मक पक्षलाई सकारात्मक पक्षमा परिणत गरेको छ । यस पटक टोयोटाले पुनः आधारभूत तहबाटै सुरु गर्न सकिन्छ भन्ने सोच्यो ।
इलेक्ट्रोलाइसिस प्रक्रिया बिना हाइड्रोजन ग्यासबाटै सामान्य कम्बश्चन इन्जिनलाई चलाउन सकियोस् र, कम्पनीको त्यही योजना कार्बन शून्य उत्सर्जनका लागि कोसेढुङ्गो साबित भयो ।
यता ईभी कारको फ्युल सेलमा पनि इलेक्ट्रोलाइसिस प्रक्रिया हुन्छ । सामान्य फ्युल कारभित्र इन्जिनमा चार ओटा प्रक्रियामा ऊर्जा उत्पादन हुन्छ । सबैभन्दा पहिला हावा र फ्युल एउटा ट्याङ्कमा मिसिन्छन् ।
त्यसपछि पिस्टनले हावा र फ्युललाई कम्प्रेस गर्छ । तेस्रो प्रक्रियामा स्पार्क प्लगले झिल्का निकालेर इन्धनलाई जलाउँछ । र, चौथो प्रक्रियामा कम्बश्चन (इन्धन जलिसकेपछि) फ्युलबाट निस्किने ऊर्जा बाहिर आउँछ ।
यता टोयोटाको मुख्य रणनीति के थियो भने उनीहरूले साधारण इन्जिनमा हावा र हाइड्रोजनलाई पम्प गरेर कम्प्रेस गर्न सुरु गरे । त्यसपछि बाँकीको प्रक्रियामा साधारण इन्जिनको प्रक्रिया पालना गरे ।
एउटा साधारण इन्जिनको सेटअपमा हाइड्रोजन इन्धन प्रयोग गर्ने सामान्य आइडिया त्यसभन्दा पहिले कसैले प्रयोगमा ल्याएका थिएनन् । यसको सबैभन्दा प्रमुख विशेषता के हो भने जहाँ बाँकी इन्जिन २० प्रतिशत कार्यक्षमता (इफिसियन्सी) उपलब्ध गराउँछन्, त्यहीँ एच टु (हाइड्रोजन) इन्जिन ४० देखि ५० प्रतिशत इफिसेन्सी उपलब्ध गराउँछ ।
यसको इफिसियन्सी कसरी निर्धारण हुन्छ त ? कम्बश्चन भइसकेपछि बचेको रेसिड्युबाट डिजेल/पेट्रोल वा बाँकीका ऊर्जा पूर्ण रूपमा जल्न सक्दैनन् र, अन्तिममा रेसिड्यु छोड्छन् ।
उक्त रेसिड्यु फोहोरका रूपमा बाहिर निस्किन्छ । अर्कोतर्फ हाइड्रोजनको ऊर्जा घनत्व (इनर्जी डेन्सिटी) उच्च हुनाले उक्त इन्धन पूर्ण रूपमा जलेर जान्छ र, साधारण इन्धनको तुलनामा हाइड्रोजन इन्धनले बढी ऊर्जा उत्पादन गर्छ ।
उदाहरणका लागि पाँच लिटर डिजेल ४५ मेगाजुल ऊर्जा उत्पादन गर्छ भने पाँच लिटर हाइड्रोजन ग्यासबाट १४५ मेगाजुल ऊर्जा उत्पादन हुन्छ ।
तर, अझै पनि हाइड्रोजन इन्धनलाई बढावा दिनका लागि एउटा समस्या विद्यमान छ । जसलाई हालसम्म पनि कसैले समाधान गर्न सकेका छैनन् । त्यो हो हाइड्रोजनलाई एक ठाउँबाट अर्को ठाउँसम्म पुर्याउनु ।
यो प्रक्रिया असफल भएको सबैभन्दा ठूलो उदाहरण हो, सन् १९३७ को ‘हिन्डनवर्ग डिजास्टार’ । जसमा एक हाइड्रोजन भरिएको वायुयान न्यु जर्सी सहरको माथि विस्फोट भएको थियो ।
उक्त घटनामा ३५ जनाको ज्यान गयो । सोही घटना भविष्यमा नदोहोरियोस् भन्नका लागि वैज्ञानिकहरू एउटा नयाँ तरिका खोजी गरिरहेका छन् । त्यो हो हाइड्रोजन फ्युल स्टेसनमा सूर्यको ऊर्जा प्रयोग गरी हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने ।
जसमा सोलार प्यानल प्रयोग गरिएको थियो । यहाँ प्रयोग भएको सोलार प्यानल महँगो थियो । तर, उत्पादन कम भइरहेको थियो ।
र, हालसालै आईईईई स्पेक्ट्रमका अनुसार जापान युनिभर्सिटीले यस्तै एउटा फोटो इलेक्ट्रिक सेल विकास गरेको छ । जसले इलेक्ट्रोलाइसिस मार्फत हाइड्रोजन उत्पादन गर्नेछ ।
वाटर इलेक्ट्रोलाइसिसमा विद्युतको आवश्यकता पर्छ । जसले एनोड र क्याथोड उपलब्ध गराएको हुन्छ । र, हाइड्रोजन र अक्सिजन क्रमशः उत्पादन हुन्छन् ।
तर, फोटो इलेक्ट्रो क्यामिक सेलको इलेक्ट्रोड सूर्यको किरणको फरक फरक वेभलेन्थलाई अवशोष गरी हाइड्रोजन र अक्सिजन छुट्याउँछ ।
यस प्रक्रियामा एनोडलाई टाइटनियम डाइ अक्साइड (एन-टाइप फोटो क्याटलिस्ट) ले र क्याथोडले सिलिकन कार्बाइड (पी-टाइप फोटो क्याटलिस्ट) बाट बनाइएको हुन्छ । जब सूर्यको विकिरण सेलमा पर्छ, तब त्यसमा लगाइएको टाइटनियम डाइअक्साइड यूभी (अल्ट्रा भायोलेट) किरणलाई अवशोष गर्छ ।
किनभने यसको इलेक्ट्रोन यूभी इनर्जीबाट निस्किन्छ । त्यसपछि उक्त इलेक्ट्रोन एनोडबाट क्याथोडसम्म करेन्टको रूपमा फ्लो (प्रवाह) भई विद्युत उत्पादन हुन्छ ।
यही पद्धति हाइड्रोजन स्टेसनमा हाइड्रोजन उत्पादन गर्नका लागि प्रयोग हुनेछ । यो इन्जिन यति धेरै इफिसेन्ट हुनेछ कि विश्लेषकले यसलाई ईभी विस्थापित गर्न सक्छ भनेर विश्लेषण गरेका छन् ।
यस्तो उत्तम प्रविधि हुँदा पनि टोयोटा हाइड्रोजन इन्जिनका साथ साधारण इन्जिनलाई पनि उत्कृष्ट बनाउने प्रयास गरिरहेको छ । यो प्रसारमा टोयोटा सफल भएको छ ।
पछिल्लो अध्यावधिक: जेठ २१, २०८० २०:१
