எங்கேயும் எப்போதும் 10: அது என்ன எரிபொருள் மின்கலம்?

ஹாலாஸ்யன்

தொழிற்புரட்சி தொடங்கிய காலகட்டத்தில் தொழிற்சாலைகளுக்கான ஆற்றல், மின்சாரத்தில் இருந்து பெறப்படவில்லை. நிலக்கரி மூலம் இயங்கிய நீராவி இன்ஜின்கள், ஆற்றல் தேவையைப் பூர்த்திசெய்தன. மின்சாரம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு, மின் மோட்டார்களின் பயன்பாடு அதிகரித்த பின்பு போக்குவரத்து உள்ளிட்ட சில பயன்பாடுகளைத் தவிர, நம்முடைய ஆற்றல் தேவை பெரும்பாலும் மின்சாரம் சார்ந்தே இருந்து வந்திருக்கிறது.

அணு உலைகள், நீர் மின்சாரம் ஆகியவற்றைத் தவிர்த்து பழுப்பு நிலக்கரி (Lignite), நிலக்கரி, பெட்ரோலியம் உள்ளிட்ட எரிபொருட்களை எரித்தே மின்சாரத்தைப் பெறுகிறோம். இந்த எரிபொருட்கள் எரியும்போது, அவற்றில் உள்ள வேதி ஆற்றல், வெப்ப ஆற்றலாக மாறி மின்னாக்கியைச் (Generator) சுழற்றுவதன் மூலம் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.

வெப்ப ஆற்றல், இயக்க ஆற்றலாக மாறி மின்னாற்றலாக மாறும் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தில் ஆற்றல் இழப்பு அதிகம். இந்த எரிபொருட்களின் வேதி ஆற்றலை நேரடியாக மின்னாற்றலாக மாற்ற முடிந்தால், இந்த ஆற்றல் இழப்பைத் தவிர்க்கலாம் அல்லவா? வேதி ஆற்றல் வெப்பமாக மாறும் வினையிலும் எலெக்ட்ரான்கள் தோன்றுகின்றன. அந்த எலெக்ட்ரான்களைக் கைப்பற்றி நமக்குத் தேவையான மின்சுற்றில் சுற்றவிட்டு மின்னாற்றலாகப் பயன்படுத்தலாம்.

எரிந்துவரும் மின்சாரம்

இப்படித்தான் நம்முடைய மின்கலங்கள் (Batteries) வேதி ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன. ஆனால், உள்ளிருக்கும் பொருட்களின் வேதி ஆற்றல் தீர்ந்த பின்னர், அவற்றை மாற்றவோ மீண்டும் மின்சாரத்தை ஏற்றவோ செய்யவேண்டும்.

அப்படி அல்லாமல் வேதிப்பொருட்களைத் தொடர்ச்சியாகச் செலுத்துவதன் மூலம், மின்சாரம் தொடர்ச்சியாகக் கிடைக்கச்செய்யும் தொழில்நுட்பம் ஒன்று உண்டு. அதன் பெயர் எரிபொருள் மின்கலன் (Fuel Cell). இது ஒன்றும் புதிய தொழில்நுட்பம் அல்ல; விண்வெளிக்கு மனிதர்களை அனுப்பிய காலகட்டத்திலேயே, ஏவூர்திகளில் (Rocket) இவை பயன்பட்டன.

மின்கலங்கள், எரிபொருள் மின்கலங்கள் இரண்டின் செயல்பாடும் ஒன்றுதான். எரிபொருள் மின்கலங்களில், வேதிவினைக்கான பொருட்கள் உள்ளே வருவதற்கான வழிகளும், வேதிவினையின் விளைபொருட்கள் (Product) வெளியேறுவதற்கான வழியும் இருக்கும்.

ஆனால், இந்த வேதிவினையை அதன் போக்கில் நிகழவிட்டால், வெறும் வெப்பம் மட்டுமே கிடைக்கும். வேதிப்பொருட்களை அயனிகளாவும் எலெக்ட்ரான்களாகவும் பிரித்து, எலெக்ட்ரான்களை வெளியேயும், அயனிகளை உள்ளேயும் பயணிக்க வைக்கவேண்டும். சில வினைகள் நிகழ்வதற்கு வினையூக்கிகள் (Catalysts) வேண்டும்.

எரிபொருள் மின்கலங்கள் பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் இறுதியிலேயே கோட்பாட்டு ரீதியாக முன்வைக்கப்பட்டன. இருபதாம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் செயல் முறையில் வெற்றிகண்டு, விண்வெளிப் பயணங்களில் பயன்படுத்தப்பட்டது. மிக எளிமையான, அடிப்படையான எரிபொருள் மின்கலம், ஹைட்ரஜன் ஆக்ஸிஜன் மின்கலம் (Hydrogen Oxygen Fuel Cell).

ஹைட்ரஜன் அணுவை புரோட்டான், எலெக்ட்ரான் இரண்டையும் தனித்தனியாகப் பிரித்து, எலெக்ட்ரானை மின்கலத்துக்கு வெளியேயும் புரோட்டானை மின்கலத்துக்குள் எதிர்முனையை நோக்கியும் பயணிக்கச் செய்வார்கள். அந்த நகர்தலை எளிதாக்க, அயனிகளைக் கடத்தக்கூடிய பொருள் ஒன்று மின்பகுளியாகச் (Electrolyte) செயல்படும். எதிர்முனையில் புரோட்டான், ஆக்ஸிஜன் வாயுவோடு இணைந்து நீராக மாறும்.

தீவிர ஆராய்ச்சி

மிக எளிமையான எரிபொருட்களான ஹைட்ரஜனையும் ஆக்ஸிஜனையும்கொண்டு செயல்படும், இந்த எரிபொருள் மின்கலன் நேரடியாக மின்சாரத்தைத் தரும். ஆனால், இது செயல்படத் தேவையான பிளாட்டினம் விலை உயர்வானது. இதுபோன்ற அரிய உலோகங்களின் பயன்பாடு அல்லது உயர் வெப்பநிலைப் பயன்பாடு போன்றவையே எரிபொருள் மின்கலங்கள் பொதுப் புழக்கத்துக்கு வருவதற்குத் தடையாக இருக்கின்றன.

ஆனால், ஆய்வு நிறுவனங்கள் தொடர்ச்சியாக வெவ்வேறு பொருட்களைக்கொண்டு, ஏற்கெனவே பயன்பாட்டில் உள்ள பொருட்களின் திறனை அதிகப்படுத்தி ஆய்வு மேற்கொண்டு வருகின்றன.

ஹைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன் ஆகியவற்றைத் தவிர, நேரடியாக ஹைட்ரோகார்பன் அல்லது தாவரங்களில் இருந்து தயாரிக்கக்கூடிய மெத்தனால் (Methanol) போன்றவற்றைப் பயன்படுத்தி நேரடியாக மின்சாரம் தயாரிக்கும் எரிபொருள் மின்கலங்களும் உண்டு. ஆனால், ஆய்வுச் சவால்கள், பயன்பாட்டுச் சவால்கள் அனைத்தையும் தாண்டி, அவை புழக்கத்துக்கு வரும் என நம்பிக்கையூட்டுகிறார்கள் அறிவியலாளர்கள். காத்திருப்போம்!

(தொடரும்)
கட்டுரையாளர் தொடர்புக்கு:
yes.eye.we.yea@gmail.com