Bir qarashda vodorod – ideal yoqilg‘i. Birinchidan, u borliqdagi eng keng tarqalgan element sanaladi, ikkinchidan, uning yonishida katta miqdorda energiya ajralib chiqadi va biror-bir zararli gazlarsiz suv hosil bo‘ladi. Insoniyat vodorod energetikasining afzalliklarini ancha oldin anglab yetgan, biroq yirik sanoat ko‘lamida ularni qo‘llashga shoshayotgani yo‘q.
Yer yuzida vodorod toza holda uchramaydi. Uni ajratib olish kerak bo‘ladi, lekin buning mavjud usullarining barchasi yo serxarajat, yo kamsamaralidir. Bundan tashqari, vodorodni olish jarayoni energiya iste’moli bilan bog‘liq bo‘ladi, u ko‘pincha atmosferaga zararli tashlamalar chiqarish asosida uglevodorod xom ashyosini yoqish orqali amalga oshiriladi.
Tiklanuvchan energiya manbalari qo‘llanilishining rivojlanishi «yashil» vodorod olish (tiklanuvchan manbalardan olingan energiya qo‘llash orqali) uchun sharoitlar yaratdi, yangi texnologiyalar rivojlanishi esa, olinadigan vodorod arzonlashuviga sabab bo‘ldi.
Keyingi yillarda rivojlana boshlagan vodorodni qo‘llash yo‘nalishlari
Keyingi yillarda jahon hamjamiyati oldida global isish muammosi yuzaga keldi. Ayrim hisob-kitoblarga ko‘ra, global o‘rtacha haroratning yana 2 darajaga ko‘tarilishi haroratning o‘nglab bo‘lmas darajada o‘sishiga olib keladi va sayyoradagi bor jonzotlarni halok qiladi. Energiya ishlab chiqarish uchun uglevodorod xom ashyo ishlatishning va shu sababli issiqxona gazlari tashlamalari o‘sishining hozirgi sur’atlari saqlanib qolsa, sayyora haroratining o‘nglab bo‘lmas darajada ko‘tarilishi 30-50 yildan keyin ro‘y berishi mumkin.
2018 yil 16 noyabrda https://www.nature.com/articles/s41467-018-07223-9 saytida e’lon qilingan «Warming assessment of the bottom-up Paris Agreement emissions pledges» maqolasida aytilishicha, Xitoy, Rossiya va Kanadaning hozirgi iqlimiy siyosati yuz yillik oxiriga borib 5°Sga isishga olib keladi, AQSh va Avstraliyada holat biroz yaxshiroq (4°S dan yuqori). yevropa Ittifoqi mamlakatlari uchun bu ko‘rsatkich 3-3,5°S ni tashkil qiladi.
Global o‘rtacha haroratning o‘nglab bo‘lmas ko‘tarilishiga yo‘l qo‘ymaslik maqsadida, BMTning Iqlim o‘zgarishi to‘g‘risidagi doiraviy konvensiyasi doirasida, 2015 yil 12 dekabrda konsensus asosida Parij kelishuvi qabul qilingan. U 2020 yildan boshlab atmosferadagi karbonat angidrit gazini kamaytirish, global o‘rtacha harorat o‘sishini 2°Cdan «ancha past»da ushlab turish va harorat o‘sishini 1,5°C bilan cheklashga «sa’y-harakat qilish»ga qaratilgan chora-tadbirlar qabul qilishni ko‘zda tutadi.
Global o‘rtacha harorat o‘sishini ushlab turishga, jumladan, tiklanuvchan energiya manbalari (TEM)dan foydalanishni kengaytirish, energiya tejovchi va energiya samarali texnologiyalarga o‘tish orqali erishish mumkin.
Tiklanuvchi energiya manbalari (quyosh va shamol energiyasi nobarqaror, yil fasllari va kunning qaysi qismi ekanligiga, ob-havoga bog‘liq) ehtiyojni to‘liq qondira olmaydi. Shu sababli tiklanuvchan manbalarda qulay sharoitlarda ishlab chiqarilgan energiyaning ortiqcha qismini akkumulyasiya qilishga ehtiyoj tug‘iladi.
Elektr energiyasining keng tarqalgan kimyoviy akkumulyatorlari yo juda qisqa xizmat davriga ega (kislotali, ishqorli), yo yer yuzida cheklangan miqdorda bo‘lgan, noyob va qimmatbaho elementlar (litiy)dan tayyorlanadi. Shuningdek, ushbu akkumulyatorlar ekspluatatsiya muddati tugaganidan keyin muammoli utilizatsiya jarayonidan o‘tishi kerak va pirovardida atrof-muhitni ifloslantiradi.
Keyingi yillarda vodorod yoqilg‘isidan, aynan energiya akkumulyatori sifatida ishlatilishi mumkin bo‘lgan «yashil vodorod»dan foydalanish yo‘nalishi rivojlana boshladi. Bu «yashil vodorod» TEM stansiyalarida ishlab chiqariladigan ortiqcha elektr energiyasidan foydalangan holda, suvning N2O molekulalarini elektroliz yoki piroliz texnologiyalari yordamida 2 vodorod atomi 2N va kislorod atomi O ga parchalash yo‘li bilan ishlab chiqariladi. Bu jarayon ekologik toza bo‘lib, atmosferaga faqat toza kislorod tashlanishi bilan kechadi. Ajratib olingan vodorod, ishlatilguniga qadar, maxsus sig‘imlarda saqlanadi. Shuningdek, vodorod iste’mol manziliga ham quvurlar orqali, ham transport vositalariga o‘rnatilgan sisternalarda yetkazilishi mumkin.
Vodorod quyidagi o‘rinlarda ishlatilishi mumkin:
- a) yoqilg‘i sifatida. Boz ustiga, eng ekologik toza yoqilg‘i sifatida. Vodorod yonishi jarayonida yonish mahsullari (ishlangan gaz) faqat suv bug‘laridan iborat bo‘ladi. Yonish jarayonida olingan issiqlik energiyasi bevosita issiqlik energiyasi sifatida ishlatilishi ham, shuningdek, issiqlik elektr stansiyalarida elektr energiyaga aylantirilishi ham mumkin.
- b) yoqilg‘i elementlari sifatida (YoE). Hozirda vodorodli yoqilg‘i elementi an’anaviy galvanik elementni eslatadi, faqat bir farqi bor: reaksiya uchun modda elementda saqlanmaydi, balki muntazam ravishda chetdan keltiriladi. Vodorod g‘ovak anod orqali o‘tib, elektronlarni yo‘qotadi, ular elektr zanjirga ko‘chadi, membrana orqali esa, vodorod kationlari o‘tadi. Keyin katodda kislorod protonni va tashqi elektronni ilib oladi, natijada suv hosil bo‘ladi.
«Yashil» energetika nuqtai nazaridan vodorodli yoqilg‘i elementlarida foydali ish koeffitsienti (FIK) o‘ta yuqori – 60%. Qiyoslash uchun: eng yaxshi ichki yonuv dvigatellari FIKi 35-40%ni tashkil qiladi. Quyosh elektr stansiyalari uchun koeffitsient atigi 15-20%ni tashkil qiladi, lekin ob-havo sharoitiga o‘ta bog‘liq. Eng yaxshi qanotli shamol elektr stansiyalarining FIKi 40%gacha chiqadi, bu bug‘li generatorlarnikiga teng, lekin shamol stansiyalari ham qulay ob-havo sharoitini va qimmatbaho xizmat ko‘rsatishni talab qiladi.
Amalda istalgan quvvatdagi xavfsiz vodorod batareyalarini tayyorlash imkoniyati ularni ham uy xo‘jaliklarida, transport, fazo kemalarida, ham yirik sanoat ob’ektlarida elektr energiyasi manbai sifatida ishlatish imkonini beradi.
Shuxrat Isayev