हायड्रोजन हा सर्वात सोपा रासायनिक मूलद्रव्य आहे : त्याच्या केंद्रकात एकच प्रोटॉन असतो आणि त्याच्या अणूमध्ये एकच इलेक्ट्रॉन असतो. डायहायड्रोजन (एच २) चा रेणू दोन हायड्रोजन अणूंनी बनलेला असतो.
हायड्रोजन सामान्यत : डायहायड्रोजनचा संदर्भ देण्यासाठी वापरला जातो.

1 किलो हायड्रोजन जाळल्याने 1 किलो पेट्रोलपेक्षा जवळपास 4 पट जास्त ऊर्जा बाहेर पडते आणि फक्त पाणी तयार होते :

2 एच 2 + ओ 2 -> 2 एच 2 ओ

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर हायड्रोजन खूप मुबलक आहे परंतु त्याच्या शुद्ध अवस्थेत अस्तित्वात नाही. पाणी आणि हायड्रोकार्बन सारख्या रेणूंमध्ये हे नेहमीच इतर रासायनिक मूलद्रव्यांशी बांधलेले असते. सजीव (प्राणी किंवा वनस्पती) देखील हायड्रोजनपासून बनलेले असतात.
म्हणूनच बायोमास हा हायड्रोजनचा आणखी एक संभाव्य स्त्रोत आहे.

हायड्रोकार्बन, बायोमास आणि पाणी या प्राथमिक स्त्रोतांमधून हायड्रोजन काढण्यासाठी ऊर्जा इनपुटची आवश्यकता असते.
हायड्रोजन जवळजवळ अमर्याद असू शकतो, जर तो स्पर्धात्मक खर्चात आणि कमी कार्बन ऊर्जेपासून (अणुआणि नूतनीकरणक्षम) पुरेशा प्रमाणात तयार केला जाऊ शकतो.
हायड्रोजन तंत्रज्ञान म्हणजे हायड्रोजन तयार करणे, त्याची साठवणूक करणे आणि ऊर्जेच्या उद्देशाने त्याचे रूपांतर करण्यासाठी अभ्यासल्या गेलेल्या तंत्रज्ञानाचा संच.

हायड्रोजन तयार करण्याचे अनेक सध्याचे मार्ग आहेत, प्रत्येकाचे किंमत, ऊर्जा कार्यक्षमता, पर्यावरणीय प्रभाव या बाबतीत स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत :

वॉटर इलेक्ट्रोलिसिस :
वॉटर इलेक्ट्रोलिसिस ही एक प्रक्रिया आहे जी पाणी (एच 2 ओ) हायड्रोजन (एच 2) आणि ऑक्सिजन (ओ 2) मध्ये तोडण्यासाठी विजेचा वापर करते. इलेक्ट्रोलिसिसचे दोन मुख्य प्रकार आहेत : क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस आणि प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पीईएम) इलेक्ट्रोलिसिस. सौर किंवा पवन ऊर्जेसारख्या अक्षय स्त्रोतांच्या विजेद्वारे वॉटर इलेक्ट्रोलिसिस चालविले जाऊ शकते, ज्यामुळे ती हायड्रोजन उत्पादनाची पर्यावरणपूरक पद्धत बनते.

मिथेन वाफेची सुधारणा :
स्टीम मिथेन रिफॉर्मिंग ही एक रासायनिक प्रक्रिया आहे जी हायड्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइड (सीओ 2) तयार करण्यासाठी मिथेन (सीएच 4), सामान्यत : नैसर्गिक वायूच्या स्वरूपात वापरते. हायड्रोजन तयार करण्यासाठी रासायनिक उद्योगात ही प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणात वापरली जाते. तथापि, हे सीओ 2 देखील उत्सर्जित करते, ज्यामुळे पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसच्या तुलनेत हायड्रोजन उत्पादनाची ही कमी पर्यावरणपूरक पद्धत बनते.

बायोमास गॅसिफिकेशन :
बायोमास गॅसिफिकेशन ही एक प्रक्रिया आहे जी सेंद्रिय पदार्थाचे सिंगासमध्ये रूपांतर करते, जे नंतर हायड्रोजनमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते. या पद्धतीत शेती, वनीकरण किंवा शहरी कचऱ्याचा फीडस्टॉक म्हणून वापर केला जातो, ज्यामुळे अक्षय आणि शाश्वत स्त्रोतांमधून हायड्रोजन तयार होण्याची शक्यता असते.

वॉटर पायरोलिसिस :
वॉटर पायरोलिसिस ही एक थर्मोकेमिकल प्रक्रिया आहे जी उष्णतेचा वापर करून पाण्याचे हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये विभाजन करते. ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या दृष्टीने ही पद्धत कार्यक्षम असू शकते, परंतु त्यासाठी उच्च तापमान आणि विशिष्ट परिस्थितीआवश्यक असते, ज्यामुळे अंमलबजावणी करणे अधिक गुंतागुंतीचे होऊ शकते.

सौर फोटोइलेक्ट्रोलिसिस :
सौर फोटोइलेक्ट्रोलिसिस ही हायड्रोजन तयार करण्याची एक पद्धत आहे जी सूर्यप्रकाशाचे विजेत रूपांतर करण्यासाठी सौर पेशींचा वापर करते, जी नंतर पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियेस शक्ती देण्यासाठी वापरली जाते. ही पद्धत विजेचा अक्षय स्त्रोत म्हणून सौर ऊर्जेचा वापर करते, परंतु सौर सेलची कार्यक्षमता आणि संबंधित खर्चाद्वारे ती मर्यादित केली जाऊ शकते.

हायड्रोजन साठवण हे स्वच्छ आणि अष्टपैलू ऊर्जा वाहक म्हणून संभाव्यतेमुळे संशोधन आणि विकासाचे सक्रिय क्षेत्र आहे. हायड्रोजन साठवण्याचे सध्याचे काही मार्ग येथे आहेत :

गॅस कम्प्रेशन :
हायड्रोजन प्रबलित बेलनाकार टाक्यांमध्ये उच्च दाबाने संकुचित वायू रूपात साठवता येते. उच्च दाब सहन करण्यासाठी पोलाद किंवा संमिश्र सामग्रीपासून उच्च दाब साठवण टाक्या बनविल्या जाऊ शकतात. तथापि, उच्च दाबावर हायड्रोजन संकुचित करण्यासाठी विशिष्ट पायाभूत सुविधांची आवश्यकता असते आणि यामुळे उर्जेचे नुकसान होऊ शकते.

द्रवीकरण :
हायड्रोजन थंड करून अत्यंत कमी तापमानात (-253 अंश सेल्सिअसपेक्षा कमी) द्रवरूप केले जाऊ शकते जेणेकरून उच्च-ऊर्जा घनतेच्या साठवणुकीसाठी हायड्रोजन थंड केले जाऊ शकते. द्रव रूपात साठवण केल्याने हायड्रोजनने व्यापलेले प्रमाण कमी होते, परंतु द्रवीकरण प्रक्रियेदरम्यान महागडी शीतकरण उपकरणे आणि महत्त्वपूर्ण ऊर्जा हानी आवश्यक असते.

घन पदार्थांवरील अधिशोषण :
सक्रिय कार्बन, झिओलाइट्स, सच्छिद्र सेंद्रिय धातू (एमओएफ) किंवा सेंद्रिय-अकार्बनिक संकरित पदार्थ यासारख्या सच्छिद्र संरचनेसह घन पदार्थांवर हायड्रोजन शोषले जाऊ शकते. या पदार्थांचे पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ मोठे असते आणि ते मध्यम दाब आणि वातावरणाच्या तापमानावर हायड्रोजन शोषून घेऊ शकतात. तथापि, हायड्रोजन अधिशोषण प्रतिवर्ती असू शकते परंतु उत्सर्जनासाठी उच्च दाब आवश्यक आहे.

रासायनिक साठवण :
हायड्रोजन रासायनिक संयुगांच्या स्वरूपात साठवले जाऊ शकते जे तुटल्यावर ते सोडतात. उदाहरणार्थ, हायड्रोजन धातूहायड्राइड्स किंवा सेंद्रिय हायड्राइडसारख्या सेंद्रिय संयुगांच्या स्वरूपात साठवले जाऊ शकते. हायड्रोजनची मुक्तता उष्णता, उत्प्रेरक किंवा इतर पद्धतींद्वारे सुरू केली जाऊ शकते. तथापि, रासायनिक साठवण प्रणालींमध्ये तापमान, दाब आणि सामग्री पुनरुत्पादनाच्या बाबतीत विशिष्ट आवश्यकता असू शकतात.

भूमिगत साठवण :
हायड्रोजन क्षारयुक्त जलपर्णी, नैसर्गिक पोकळी किंवा सच्छिद्र जलाशय ांसारख्या योग्य भूगर्भीय रचनांमध्ये जमिनीखाली साठवले जाऊ शकते. भूमिगत साठवण मोठी साठवण क्षमता प्रदान करते आणि सुरक्षा आणि पायाभूत सुविधा जोखीम कमी करू शकते. तथापि, यासाठी योग्य भूवैज्ञानिक साइट्स आणि सुरक्षित आणि विश्वसनीय साठवण तंत्रांची आवश्यकता आहे.

हायड्रोजनची अष्टपैलूता, अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांमधून उत्पादन करताना स्वच्छता आणि हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी करण्याची क्षमता यासह त्याच्या अद्वितीय वैशिष्ट्यांमुळे विविध क्षेत्रांमध्ये संभाव्य अनुप्रयोगांची विस्तृत श्रेणी आहे. हायड्रोजनच्या काही संभाव्य अनुप्रयोगांमध्ये हे समाविष्ट आहे :

स्वच्छ गतिशीलता :
हायड्रोजन वाहने, जसे की इंधन सेल कार, बस, ट्रक आणि ट्रेन, अंतर्गत दहन इंजिन वाहनांना स्वच्छ पर्याय देतात. ते हवेतील ऑक्सिजनसह हायड्रोजन एकत्र करून, उपपदार्थ म्हणून केवळ पाणी आणि उष्णता तयार करून, वायू प्रदूषक आणि हरितगृह वायूंचे उत्सर्जन कमी करून वीज

जंगलात

निर्मिती करतात.

ऊर्जा साठवण :
सौर आणि पवन ऊर्जेसारख्या अधूनमधून नवीकरणीय स्त्रोतांद्वारे उत्पादित ऊर्जा साठविण्यासह मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा साठवणुकीचे साधन म्हणून हायड्रोजनचा वापर केला जाऊ शकतो. अतिरिक्त विजेचा वापर पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे हायड्रोजन तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो आणि नंतर इंधन किंवा ऊर्जा स्त्रोत म्हणून वापरण्यासाठी संग्रहित केला जाऊ शकतो.

औद्योगिक उत्पादन :
अमोनियाच्या उत्पादनासाठी रासायनिक उद्योगात हायड्रोजनचा मोठ्या प्रमाणात वापर केला जातो, खतांच्या निर्मितीत तसेच मिथेनॉल, क्लोरिनेटेड हायड्रोजन आणि हायड्रोकार्बनसह विविध रसायनांच्या उत्पादनात वापरला जातो. पोलाद आणि इतर धातूंच्या उत्पादनात कमी करणारे एजंट म्हणूनही याचा वापर केला जाऊ शकतो.

वीज

जंगलात

उत्पादन :
हायड्रोजन इंधन पेशींचा वापर स्थिर आणि मोबाइल अनुप्रयोगांसाठी स्वच्छ आणि कार्यक्षम मार्गाने वीज

जंगलात

तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. त्यांचा वापर व्यावसायिक आणि निवासी इमारतींमध्ये विजेचा बॅकअप स्त्रोत म्हणून किंवा विजेचा प्राथमिक स्त्रोत म्हणून केला जातो. त्यांचा वापर पीक डिमांड कालावधीत पॉवर ग्रिडला वीज

जंगलात

पुरवठा करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.

Cनिवासी आणि व्यावसायिक उष्णता :
हायड्रोजन चा वापर निवासी आणि व्यावसायिक उष्णतेसाठी इंधन म्हणून केला जाऊ शकतो, नैसर्गिक वायू किंवा इंधन तेलाची जागा घेतो. हायड्रोजन बॉयलर विकसित केले जात आहेत आणि इमारती गरम करण्यासाठी कमी-कार्बन पर्याय देऊ शकतात.

अंतराळ अनुप्रयोग :
अंतराळ उद्योगात, हायड्रोजनचा वापर अंतराळ प्रक्षेपण वाहने चालविण्यासाठी इंधन म्हणून केला जातो, विशेषत : रॉकेटच्या वरच्या टप्प्यात. द्रव हायड्रोजन बर्याचदा त्याच्या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे आणि स्वच्छ दहनामुळे प्रणोदक म्हणून वापरला जातो.