ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ (ಉರುವಲು ಗೂಡು) ಕಾರು

– ಜಯತೀರ್ಥ ನಾಡಗೌಡ.

ಇಂದಿನ ವೇಗದ ಬದುಕಿನಲ್ಲಿ ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಮುತ್ತೆಲ್ಲ ಕೆಡುಗಾಳಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ. ಇದನ್ನು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಿ ವಾತಾವರಣ ಹದವಾಗಿರಿಸಲು ಜಗತ್ತಿನೆಲ್ಲೆಡೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಪಯತ್ನಗಳು ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ. ಗಾಡಿಗಳು ಹೊಗೆಕೊಳವೆಯ ಮೂಲಕ ಉಗುಳುವ ಕೆಡುಗಾಳಿಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಹಾನಿ ತಡೆಯಲು ವಾಹನ ತಯಾರಕರು ಹಲವಾರು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಅಣಿಗೊಳಿಸಿ ಗಾಳಿ ಶುದ್ದವಾಗಿರಿಸಲು ಹೆಜ್ಜೆ ಹಾಕಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಕೆಡುಗಾಳಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಟೊಯೊಟಾ , ಮರ್ಸಿಡೀಸ್, ಫೋರ್ಡ್, ಔಡಿ, ಬಿ.ಎಮ್.ಡಬ್ಲ್ಯೂ, ಹೋಂಡಾ, ಫೋಕ್ಸ್ ವ್ಯಾಗನ್, ನಿಸ್ಸಾನ್,ಹ್ಯೂಂಡಾಯ್ ಹೀಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆ ಜಗತ್ತಿನ ಎಲ್ಲ ಕೂಟಗಳ ಅರಕೆಮನೆಯಲ್ಲಿ ಉರುವಲು ಗೂಡಿನ ಕಾರು ಮಾದರಿ ಸಿದ್ದಪಡಿಸಿವೆ. ಈ ಕಾರುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ.

ಉರುವಲು ಗೂಡು (fuel cell) ಎಂದರೆ ಉರುವಲಿನಲ್ಲಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ(chemical energy) ಆಕ್ಸಿಜನ್ ಬಳಸಿ ವಿದ್ಯುತ್-ಒಡೆಯುವಿಕೆ (electrolysis) ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಕಸುವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸುವ ಸಲಕರಣೆ. ಇಂದಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಕಾರುಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನೇ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಹೇರಳವಾಗಿ ಸಿಗುವ ಗಾಳಿ, ಆದರೆ ಇದು ನೀರಿನಲ್ಲಿ H2O ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸಿಗುತ್ತದೆ.  ನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಜನ್ ಕಣಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವದನ್ನೇ ವಿದ್ಯುದೊಡೆಯುವಿಕೆ ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ ಏರುಗಣೆ (Anode), ಇಳಿಗಣೆ(cathode) ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದೊಡೆಯುಕದ (Electrolyte) ಮೂಲಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಆಕ್ಸಿಜನ್ ಕಣಗಳು ಬೇರ್ಪಡುತ್ತವೆ ಅಲ್ಲದೇ ವಿದ್ಯುತ ಕೂಡ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. . ಈ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಕಸುವನ್ನೇ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಗಾಡಿಗಳು ಸಾಗುತ್ತ ಹೊಗೆ ಕೊಳವೆಯಿಂದ ಕೆಟ್ಟ ಹೊಗೆ ಬರದೆ ಬರಿ ನೀರಾವಿ (steam) ಸೂಸುತ್ತವೆ. ಈ ಮೂಲಕ,ಇವು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಗಾಡಿಗಳಾಗಿವೆ.

ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಗಾಡಿಗಳು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ರೀತಿ: ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಗಳನ್ನು 1801ರಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಕಂಡುಹಿಡಿದದ್ದು ಹೆಸರುವಾಸಿ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಹಂಫ್ರಿ ಡೇವಿ. ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಬೇರೆ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಗಳಲ್ಲೂ ಬಳಸಬಹುದು. 1991ರಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಬಾರಿ ರೋಜರ್ ಬಿಲ್ಲಿಂಗ್ಸ್ ಕಾರುಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆ ಮಾಡಿದ್ದರು. ಇಲ್ಲಿ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ಗಳನ್ನು ಗಾಡಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೇಗೆ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ ಎಂಬುದರ ಬಗ್ಗೆ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಕಾರುಗಳು ಎಂದರೂ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರಿನ(Electric Car) ಒಂದು ಬಗೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರುಗಳಲ್ಲಿ ಮೋಟಾರ್ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಕಸುವು ಪಡೆದರೆ, ಇಲ್ಲಿ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಕಸುವನ್ನು ಪಡೆದು ಗಾಡಿ ಸಾಗುತ್ತದೆ. ಬಹಳಷ್ಟು ಉರುವಲು ಗೂಡಿನ ಕಾರುಗಳು ಪಿಇಎಂ(PEM) ಪದರದ ಗೂಡುಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಪಿಇಎಂ ಅಂದರೆ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಎಕ್ಸ್ಚೇಂಜ್ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ (Proton Exchange Membrane) ಅಂತ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಗಾಳಿ ಈ ಪದರದ ಮೂಲಕ ಹರಿದಾಗ, ಆನೋಡ್ ಬದಿ ಅಂದರೆ ಏರುಗಣೆಯ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ವೇಗಹೆಚ್ಚುಕದ (catalyst) ನೆರವಿನಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕಣಗಳು ಕೂಡುವಣಿ (proton) ಮತ್ತು ಕಳೆವಣಿಗಳಾಗಿ (electrons) ಮಾರ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಇಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಒಂದು ಮಾಧ್ಯಮದಂತೆ ಬಳಕೆ ಮಾಡಲ್ಪಡುವುದರಿಂದ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಕಾರುಗಳನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕಾರುಗಳೆಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ಕೂಡುವಣಿಗಳು ಆಕ್ಸಿಡೆಂಟ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆತು ಕೂಡುವಣಿಯ ಪದರ ಕಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಕಳೆವಣಿಗಳು ಇದರ ವಿರುದ್ದ ಹೊರಸುತ್ತಿನತ್ತ (external circuit) ಹರಿದು ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಕಸುವು ಹುಟ್ಟುಹಾಕುತ್ತವೆ. ಅತ್ತ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಬದಿ ಅಂದರೆ ಇಳಿಗಣೆ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಿಜನ್ ಕಣಗಳು ಕೂಡುವಣಿ ಜೊತೆ ಬೆರೆತುಕೊಂಡು ನೀರನ್ನು ತಯಾರಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕಳೆವಣಿಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ನತ್ತ(electrical circuit) ಹರಿದು ಹೋಗುತ್ತವೆ. ಕೆಳಗಿರುವ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಈ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಆನೋಡ್ ಬದಿಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಪ್ಲ್ಯಾಟಿನಂ ವೇಗಹೆಚ್ಚುಕ ನೆರವಾದರೆ, ಇಳಿಗಣೆಯ ಬದಿಗೆ ನಿಕ್ಕೆಲ್ ನಂತ ಜಲ್ಲಿಯು ವೇಗಹೆಚ್ಚುಕನಾಗಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಪೂರ್ಣಗೊಳ್ಳಲು ಕೆಲಸಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇಂತ ವಿದ್ಯುದೊಡೆಯುವಿಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾದ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಒತ್ತಾಟ (Voltage) 0.6 ರಿಂದ 0.7 ವೋಲ್ಟ್ ರಶ್ಟು ಮಾತ್ರವೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಹೆಚ್ಚುಗೊಳಿಸಿ ಗಾಡಿಯನ್ನು ನಡೆಸಲು ಇಂತ ಪದರುಗಳ ಗೂಡನ್ನು ಜೋಡಿಯಾಗಿಯೋ ಇಲ್ಲವೇ ಸರಣಿಯಲ್ಲಿಯೋ ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಹುಲ್ಲಿನ ಬಣವಿಯಂತೆ ಜೋಡಣೆಗೊಳಿಸಿ ಹೆಚ್ಚು ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಒತ್ತಾಟ ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇವನ್ನು ಜೋಡಿಸಲು ಇಬ್ಬದಿಯ ತಟ್ಟೆಗಳನ್ನು(Bi-Polar plate) ಬಳಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚು ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಒತ್ತಾಟ ಪಡೆದಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿದು ಗಾಡಿಯಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಓಡುಗೆಗೆ(Motor) ಕಸು ನೀಡಿ ಗಾಡಿಯನ್ನು ಮುಂದಕ್ಕೆ ಓಡಿಸುತ್ತದೆ. ಇಂತ ಉರುವಲು ಗೂಡಿನ ಪದರು ಮಾಡಲು ವಿವಿಧ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳ ಬಳಕೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಅರಕೆಗಾರರು ಸಾಕಷ್ಟು ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿದ್ದಾರೆ. ಇಂದಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕಾರುಗಳಲ್ಲಿ, ಪಿ.ಇ.ಎಮ್ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಬೇರೆ ಬಗೆಯ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ ಗಳನ್ನೂ ಬಳಸಿ, ಗಾಡಿಗಳ ಅಳವುತನ ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಕೆಲಸಗಳು ನಡೆದಿವೆ. ಇತರೆ ಬಗೆಯ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ ಗಳ ಹೀಗಿವೆ,

• ಫೊಸ್ಪರಿಕ್ ಆಸಿಡ್ (PAFC)
• ಅಲ್ಕಲೈನ್ (AFC)
• ಸಾಲಿಡ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (SOFC)
• ಮೋಲ್ಟೆನ್ ಕಾರ್ಬೋನೆಟ್ (MCFC)

ಪ್ರಮುಖ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಗಾಡಿಗಳು:ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಮಾರಾಟಕ್ಕಿರುವ ಪ್ರಮುಖ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಗಾಡಿಗಳು ಇಂತಿವೆ. ಅದರಲ್ಲೂ ಟೊಯೊಟಾ ಮಿರೈ ಎಲ್ಲೆಡೆ ತುಂಬಾ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಹ್ಯುಂಡಾಯ್ ಕಂಪನಿಯವರಂತೂ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಟ್ರಕ್ ಕೂಡ ಅಣಿಗೊಳಿಸಿದ್ದಾರೆ.

• ಟೊಯೋಟಾ ಮಿರೈ
• ಹೋಂಡಾ ಕ್ಲಾರಿಟಿ
• ಹ್ಯುಂಡಾಯ್ ನೆಕ್ಸೋ
• ಹ್ಯುಂಡಾಯ್ ಟಕ್ಸನ್ iX35
• ರೋವೆ 950
• ಹ್ಯುಂಡಾಯ್ ಸೆಂಟಾ ಫೇ
• ಹ್ಯುಂಡಾಯ್ ಎಕ್ಸಿಯಂಟ್ ಟ್ರಕ್

ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕಾರುಗಳ ಬಳಕೆಯಿಂದಾಗುವ ಪ್ರಮುಖ ಅನುಕೂಲ ಮತ್ತು ಅನಾನುಕೂಲಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿದರೆ, ಅದು ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ.

ಅನುಕೂಲಗಳು:

• ಇವು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಕಾರುಗಳಂತೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸದ್ದು ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ನೀರಷ್ಟೇ ಹೊರಹಾಕುತ್ತವೆ. ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ.
• ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕೊಳಾಯಿ ತುಂಬಿಸಲು ಸುಮಾರು 5 ನಿಮಿಷಗಳಷ್ಟು ಸಾಕು
• ಹೆಚ್ಚಿನ ಹರವು – ಸದ್ಯ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಕಾರುಗಳು ಒಂದು ಸಲ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ತುಂಬಿಸಿಕೊಂಡು ಸುಮಾರು 500 ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಸಾಗುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿವೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕೊಳ ದೊಡ್ಡದಾದಷ್ಟು ಇವುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ದೂರ ಸಾಗಬಲ್ಲವು
• ಹವಾಮಾನದ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಏರುಪೇರಾಗದೇ ಸರಳವಾಗಿ ಓಡಾಡಿಸಿಕೊಂಡು ಹೋಗಬಹುದು.

ಅನಾನುಕೂಲಗಳು

• ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ತುಂಬಿಸುವ ಕೇಂದ್ರಗಳ ಕೊರತೆ : ಹೆಚ್ಚಿನ ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ತುಂಬಿಸುವ ಏರ್ಪಾಟು ಅಷ್ಟಾಗಿ ಬೆಳೆದಿಲ್ಲ. ಇದರ ಸೌಕರ್ಯ ಬೆಳೆಯಲು ವಿಸ್ತರಿಸಲು ಹಲವಾರು ವರ್ಷಗಳು ಬೇಕು.
• ದುಬಾರಿ ಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟಗಳು : ನಿಕ್ಕೆಲ್, ಪ್ಲ್ಯಾಟಿನಮ್ ನಂತ ವೇಗಹೆಚ್ಚುಕ ಜಲ್ಲಿಗಳು ತುಂಬಾ ದುಬಾರಿ ಬೆಲೆಯ ಜಲ್ಲಿಗಳು. ಇಂಥ ದುಬಾರಿ ಜಲ್ಲಿಗಳ ಬದಲಾಗಿ ಅಗ್ಗದ ಜಲ್ಲಿಗಳ ಬಳಕೆಯತ್ತ ಇನ್ನೂ ಅರಕೆ ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ.
• ದೊಡ್ಡ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕೊಳ : ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಗಾಡಿಗಳಲ್ಲಿ ಉರುವಲಾಗಿ ಬಳಕೆಯಾಗುವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಗಾಡಿಗಳಲ್ಲಿ ಕೂಡಿಡಲು ದೊಡ್ಡ ಕೊಳ ಬೇಕು. ಕೊಳದ ಗಾತ್ರ ದೊಡ್ಡದಾದಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕೂಡಿಡಬಹುದು. ಇದು ಗಾಡಿಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಬೆಲೆಯನ್ನು ದುಬಾರಿಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.

ಮೈಲಿಯೋಟ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚಗಳು:

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1 ಪೌಂಡ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಂದರೆ 0.45 ಕೆಜಿ ತುಂಬಿಸಿದರೆ ಈ ಗಾಡಿಗಳು ಸುಮಾರು 45 ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಓಡಬಲ್ಲವು. ಅಮೇರಿಕೆಯಲ್ಲಿ 1 ಪೌಂಡ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬೆಲೆ 14 ಡಾಲರ್ ಆದರೆ, ಜರ್ಮನಿಯಲ್ಲಿ 4.8 ಅಮೇರಿಕನ್ ಡಾಲರ್. ಸಾಮಾನ್ಯ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಕಾರುಗಳ ಬೆಲೆಗಿಂತ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಕಾರುಗಳು ಈಗಲೂ ದುಬಾರಿಯೇ ಸರಿ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಉರುವಲು ಇಂಜೀನ್ ಕಾರಿಗಿಂತ ಸುಮಾರು ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಬೆಲೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಫ್ಯೂಲ್ ಸೆಲ್ ಕಾರೊಂದನ್ನು ಕೊಳ್ಳಲು ಜರ್ಮನಿಯಲ್ಲಿ 70,000 ಯುರೋ ಕೊಟ್ಟರೆ, ಅಮೇರಿಕೆಯಲ್ಲಿ 80,000 ಡಾಲರ್ ತೆರಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.