హైడ్రోజన్ అత్యంత సరళమైన రసాయన మూలకం : దాని కేంద్రకంలో ఒకే ప్రోటాన్ ఉంటుంది మరియు దాని పరమాణువుకు ఒకే ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుంది. డైహైడ్రోజన్ (హెచ్ 2) అణువు రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులతో తయారవుతుంది.
హైడ్రోజన్ సాధారణంగా డైహైడ్రోజెన్ను సూచించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

1 కిలో హైడ్రోజన్ను కాల్చడం వల్ల 1 కిలో గ్యాసోలిన్ కంటే దాదాపు 4 రెట్లు ఎక్కువ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది మరియు నీటిని మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తుంది :

2H2 + O2 -> 2H2O

హైడ్రోజన్ భూమి ఉపరితలంపై చాలా సమృద్ధిగా ఉంటుంది కాని దాని స్వచ్ఛమైన స్థితిలో ఉండదు. ఇది ఎల్లప్పుడూ నీరు మరియు హైడ్రోకార్బన్ల వంటి అణువులలో ఇతర రసాయన మూలకాలతో బంధించబడి ఉంటుంది. జీవులు (జంతువు లేదా మొక్క) కూడా హైడ్రోజన్ తో కూడి ఉంటాయి.
అందువల్ల బయోమాస్ హైడ్రోజన్ యొక్క మరొక సంభావ్య వనరు.

హైడ్రోకార్బన్లు, బయోమాస్ మరియు నీరు వంటి ఈ ప్రాధమిక వనరుల నుండి హైడ్రోజన్ను వెలికి తీయడానికి శక్తి ఇన్పుట్ అవసరం.
పోటీ ఖర్చుతో మరియు తక్కువ కార్బన్ శక్తి (అణు మరియు పునరుత్పాదక శక్తి) నుండి తగినంత పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయగలిగితే హైడ్రోజన్ దాదాపుగా తరగనిది కావచ్చు.
హైడ్రోజన్ టెక్నాలజీలు హైడ్రోజన్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, నిల్వ చేయడానికి మరియు శక్తి ప్రయోజనాల కోసం మార్చడానికి అధ్యయనం చేసిన సాంకేతికతల సమూహం.

హైడ్రోజన్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అనేక ప్రస్తుత మార్గాలు ఉన్నాయి, ప్రతి ఒక్కటి ఖర్చు, శక్తి సామర్థ్యం, పర్యావరణ ప్రభావం పరంగా దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు నష్టాలను కలిగి ఉంటాయి :

నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ :
నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ అనేది నీటిని (H2O) హైడ్రోజన్ (H2) మరియు ఆక్సిజన్ (O2)గా విచ్ఛిన్నం చేయడానికి విద్యుత్తును ఉపయోగించే ఒక ప్రక్రియ. విద్యుద్విశ్లేషణలో రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి : ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైసిస్ మరియు ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెంబ్రేన్ (పిఇఎమ్) విద్యుద్విశ్లేషణ. నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ సౌర లేదా పవన శక్తి వంటి పునరుత్పాదక వనరుల నుండి విద్యుత్తు ద్వారా శక్తిని పొందవచ్చు, ఇది హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క పర్యావరణ స్నేహపూర్వక పద్ధతిగా మారుతుంది.

మీథేన్ ఆవిరి సంస్కరణ :
ఆవిరి మీథేన్ సంస్కరణ అనేది ఒక రసాయన ప్రక్రియ, ఇది సాధారణంగా సహజ వాయువు రూపంలో ఉన్న మీథేన్ (సిహెచ్ 4) ను హైడ్రోజన్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ (సిఓ 2) ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియను సాధారణంగా రసాయన పరిశ్రమలో హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి చేయడానికి పెద్ద ఎత్తున ఉపయోగిస్తారు. ఏదేమైనా, ఇది కార్బన్ డయాక్సైడ్ను కూడా విడుదల చేస్తుంది, ఇది నీటి విద్యుద్విశ్లేషణతో పోలిస్తే హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క తక్కువ పర్యావరణ అనుకూల పద్ధతిగా మారుతుంది.

బయోమాస్ గ్యాసిఫికేషన్ :
బయోమాస్ గ్యాసిఫికేషన్ అనేది సేంద్రీయ పదార్థాన్ని సింగాలుగా మార్చే ఒక ప్రక్రియ, తరువాత దీనిని హైడ్రోజన్గా మార్చవచ్చు. ఈ పద్ధతి వ్యవసాయ, అటవీ లేదా పట్టణ వ్యర్థాలను ఫీడ్ స్టాక్గా ఉపయోగిస్తుంది, తద్వారా పునరుత్పాదక మరియు స్థిరమైన వనరుల నుండి హైడ్రోజన్ను ఉత్పత్తి చేసే అవకాశాన్ని అందిస్తుంది.

నీటి పైరోలిసిస్ :
వాటర్ పైరోలిసిస్ అనేది థర్మోకెమికల్ ప్రక్రియ, ఇది నీటిని హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్గా విచ్ఛిన్నం చేయడానికి వేడిని ఉపయోగిస్తుంది. ఈ పద్ధతి శక్తి సామర్థ్యం పరంగా సమర్థవంతంగా ఉన్నప్పటికీ, దీనికి అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు నిర్దిష్ట పరిస్థితులు అవసరం, ఇది అమలు చేయడం మరింత క్లిష్టంగా చేస్తుంది.

సోలార్ ఫోటోఎలెక్ట్రోలిసిస్ :
సోలార్ ఫోటోఎలెక్ట్రోలిసిస్ అనేది హైడ్రోజన్ను ఉత్పత్తి చేసే ఒక పద్ధతి, ఇది సూర్యరశ్మిని విద్యుత్తుగా మార్చడానికి సౌర కణాలను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియకు శక్తిని ఇవ్వడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ పద్ధతి సౌర శక్తిని పునరుత్పాదక విద్యుత్ వనరుగా ఉపయోగిస్తుంది, కానీ ఇది సోలార్ సెల్స్ యొక్క సామర్థ్యం మరియు సంబంధిత ఖర్చుల ద్వారా పరిమితం చేయబడుతుంది.

హైడ్రోజన్ నిల్వ అనేది శుభ్రమైన మరియు బహుముఖ శక్తి వాహకంగా దాని సామర్థ్యం కారణంగా పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి యొక్క చురుకైన ప్రాంతం. హైడ్రోజన్ను నిల్వ చేయడానికి కొన్ని ప్రస్తుత మార్గాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి :

గ్యాస్ కుదింపు :
హైడ్రోజన్ ను వాయురూపంలో నిల్వ చేయవచ్చు, అధిక పీడనం వద్ద కుదించిన స్థూపాకార ట్యాంకుల్లో నిల్వ చేయవచ్చు. అధిక పీడనాలను తట్టుకునేలా హై ప్రెజర్ స్టోరేజ్ ట్యాంకులను స్టీల్ లేదా కాంపోజిట్ మెటీరియల్స్ తో తయారు చేయవచ్చు. అయినప్పటికీ, అధిక పీడనాల వద్ద హైడ్రోజన్ను కుదించడానికి నిర్దిష్ట మౌలిక సదుపాయాలు అవసరం మరియు శక్తి నష్టాలకు దారితీస్తాయి.

ద్రవీకరణ :
అధిక శక్తి సాంద్రత నిల్వ కోసం హైడ్రోజన్ను చల్లబరచి చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు (-253 డిగ్రీల సెల్సియస్ కంటే తక్కువ) ద్రవీకరించవచ్చు. ద్రవ రూపంలో నిల్వ చేయడం హైడ్రోజన్ ఆక్రమించిన ఘనపరిమాణాన్ని తగ్గిస్తుంది, కానీ ద్రవీకరణ ప్రక్రియలో ఖరీదైన శీతలీకరణ పరికరాలు మరియు గణనీయమైన శక్తి నష్టాలు అవసరం.

ఘన పదార్థాలపై శోషణం :
సక్రియం చేయబడిన కార్బన్లు, జియోలైట్లు, పోరస్ ఆర్గానిక్ లోహాలు (ఎంఓఎఫ్లు) లేదా సేంద్రీయ-అకర్బన హైబ్రిడ్ పదార్థాలు వంటి పోరస్ నిర్మాణంతో ఘన పదార్థాలపై హైడ్రోజన్ను శోషించవచ్చు. ఈ పదార్థాలు పెద్ద నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు మితమైన పీడనాలు మరియు పరిసర ఉష్ణోగ్రతల వద్ద హైడ్రోజన్ను శోషించగలవు. అయినప్పటికీ, హైడ్రోజన్ శోషణం రివర్సబుల్ కావచ్చు కాని డీసార్ప్షన్ కోసం అధిక పీడనాలు అవసరం.

కెమికల్ స్టోరేజీ :
హైడ్రోజన్ రసాయన సమ్మేళనాల రూపంలో నిల్వ చేయబడుతుంది, అవి విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు విడుదలవుతాయి. ఉదాహరణకు, హైడ్రోజన్ను లోహ హైడ్రైడ్లు లేదా సేంద్రీయ హైడ్రైడ్లు వంటి సేంద్రీయ సమ్మేళనాల రూపంలో నిల్వ చేయవచ్చు. హైడ్రోజన్ విడుదలను వేడి చేయడం, ఉత్ప్రేరకం లేదా ఇతర పద్ధతుల ద్వారా ప్రేరేపించవచ్చు. అయినప్పటికీ, రసాయన నిల్వ వ్యవస్థలు ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు పదార్థ పునరుత్పత్తి పరంగా నిర్దిష్ట అవసరాలను కలిగి ఉండవచ్చు.

భూగర్భ నిల్వ :
ఉప్పునీటి జలాశయాలు, సహజ కుహరాలు లేదా పోరస్ జలాశయాలు వంటి తగిన భౌగోళిక నిర్మాణాలలో హైడ్రోజన్ భూగర్భంలో నిల్వ చేయవచ్చు. భూగర్భ నిల్వ పెద్ద నిల్వ సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది మరియు భద్రత మరియు మౌలిక సదుపాయాల ప్రమాదాలను తగ్గిస్తుంది. అయితే, దీనికి తగిన భౌగోళిక ప్రదేశాలు మరియు సురక్షితమైన మరియు నమ్మదగిన నిల్వ పద్ధతులు అవసరం.

హైడ్రోజన్ దాని బహుముఖత్వం, పునరుత్పాదక శక్తి వనరుల నుండి ఉత్పత్తి చేసినప్పుడు పరిశుభ్రత మరియు గ్రీన్హౌస్ వాయు ఉద్గారాలను తగ్గించే సామర్థ్యంతో సహా దాని ప్రత్యేక లక్షణాల కారణంగా వివిధ రంగాలలో విస్తృత శ్రేణి సంభావ్య అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది. హైడ్రోజన్ యొక్క కొన్ని సంభావ్య అనువర్తనాలు :

క్లీన్ మొబిలిటీ :
ఫ్యూయల్ సెల్ కార్లు, బస్సులు, ట్రక్కులు మరియు రైళ్లు వంటి హైడ్రోజన్ వాహనాలు అంతర్గత దహన ఇంజిన్ వాహనాలకు శుభ్రమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని అందిస్తాయి. గాలిలోని ఆక్సిజన్తో హైడ్రోజన్ను కలపడం ద్వారా, నీరు మరియు వేడిని మాత్రమే ఉప ఉత్పత్తులుగా ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా, వాయు కాలుష్య కారకాలు మరియు గ్రీన్హౌస్ వాయువుల ఉద్గారాలను తగ్గించడం ద్వారా ఇవి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

శక్తి నిల్వ :
సౌర మరియు పవన శక్తి వంటి అడపాదడపా పునరుత్పాదక వనరుల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తిని నిల్వ చేయడంతో సహా హైడ్రోజన్ను పెద్ద ఎత్తున శక్తి నిల్వ చేసే సాధనంగా ఉపయోగించవచ్చు. అదనపు విద్యుత్తును నీటిని విద్యుద్విశ్లేషణ చేయడం ద్వారా హైడ్రోజన్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు మరియు తరువాత ఇంధనం లేదా శక్తి వనరుగా ఉపయోగించడానికి నిల్వ చేయవచ్చు.

పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి :
రసాయన పరిశ్రమలో అమ్మోనియా ఉత్పత్తికి, ఎరువుల తయారీలో, అలాగే మిథనాల్, క్లోరినేటెడ్ హైడ్రోజన్ మరియు హైడ్రోకార్బన్తో సహా వివిధ రసాయనాల ఉత్పత్తిలో హైడ్రోజన్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఉక్కు మరియు ఇతర లోహాల ఉత్పత్తిలో దీనిని తగ్గించే ఏజెంట్ గా కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

విద్యుత్ ఉత్పత్తి :
హైడ్రోజన్ ఫ్యూయల్ సెల్స్ ను స్థిరమైన మరియు మొబైల్ అనువర్తనాల కోసం శుభ్రమైన మరియు సమర్థవంతమైన మార్గంలో విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. వాణిజ్య మరియు నివాస భవనాలలో విద్యుత్ యొక్క బ్యాకప్ వనరుగా లేదా ప్రాధమిక శక్తి వనరుగా వీటిని ఉపయోగిస్తారు. డిమాండ్ ఎక్కువగా ఉన్న సమయంలో పవర్ గ్రిడ్ లకు విద్యుత్ సరఫరా చేయడానికి కూడా వీటిని ఉపయోగించవచ్చు.

Cరెసిడెన్షియల్ మరియు కమర్షియల్ హీటింగ్ :
సహజ వాయువు లేదా ఇంధన నూనె స్థానంలో నివాస మరియు వాణిజ్య తాపనకు హైడ్రోజన్ను ఇంధనంగా ఉపయోగించవచ్చు. హైడ్రోజన్ బాయిలర్లను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు మరియు భవనాలను వేడి చేయడానికి తక్కువ కార్బన్ ప్రత్యామ్నాయాన్ని అందించగలరు.

అంతరిక్ష అనువర్తనాలు :
అంతరిక్ష పరిశ్రమలో, అంతరిక్ష ప్రయోగ వాహనాలను నడపడానికి, ముఖ్యంగా రాకెట్ల పై దశలలో హైడ్రోజన్ను ఇంధనంగా ఉపయోగిస్తారు. ద్రవ హైడ్రోజన్ అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు శుభ్రమైన దహనం కారణంగా తరచుగా ప్రొపెల్లెంట్గా ఉపయోగించబడుతుంది.