डायाफ्राम कंप्रेसर: एकीकृत हाइड्रोजन स्टेशनों के विस्तार में अवसर और विकास

हाल के वर्षों में, हाइड्रोजन ऊर्जा नए ऊर्जा क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण विषय के रूप में फिर से उभरी है। हाइड्रोजन उद्योग को नए पदार्थों और नवोन्मेषी फार्मास्यूटिकल्स जैसे क्षेत्रों के साथ-साथ विकास के लिए प्रमुख उभरते उद्योगों में से एक के रूप में स्पष्ट रूप से सूचीबद्ध किया गया है। रिपोर्टों में जैव-विनिर्माण, वाणिज्यिक एयरोस्पेस और कम ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था सहित नए विकास इंजनों को सक्रिय रूप से बढ़ावा देने की आवश्यकता पर बल दिया गया है, साथ ही पहली बार हाइड्रोजन उद्योग के विकास में तेजी लाने को प्राथमिकता दी गई है। यह हाइड्रोजन ऊर्जा की अपार क्षमता को रेखांकित करता है।

वर्तमान में, कोयले से होने वाला हाइड्रोजन उत्पादन आपूर्ति संरचना में सबसे आगे है, जिसका हिस्सा 64% है। इसके बाद औद्योगिक उप-उत्पाद हाइड्रोजन (21%), प्राकृतिक गैस से होने वाला हाइड्रोजन (14%) और अन्य विधियाँ (1%) आती हैं। इससे पता चलता है कि जीवाश्म ईंधन से होने वाला हाइड्रोजन उत्पादन 99% के साथ पूर्ण रूप से अग्रणी है, जबकि विद्युत अपघटन आधारित "ग्रीन हाइड्रोजन" और अन्य विधियाँ नगण्य हैं। परिणामस्वरूप, वर्तमान हाइड्रोजन ईंधन भरने वाले केंद्र मुख्य रूप से निम्नलिखित उत्पादन-भंडारण-परिवहन मॉडल अपनाते हैं: दूरस्थ क्षेत्रों में स्थित पेट्रोकेमिकल कंपनियाँ जीवाश्म ईंधन से हाइड्रोजन का उत्पादन करती हैं, कम दबाव वाले हाइड्रोजन (आमतौर पर ~1.5 MPa) को कंप्रेसर का उपयोग करके ~20 MPa तक संपीड़ित करती हैं और इसे 22 MPa ट्यूब ट्रेलरों में संग्रहित करती हैं। फिर हाइड्रोजन को ईंधन भरने वाले केंद्रों तक पहुँचाया जाता है, जहाँ ईंधन सेल वाहनों के लिए इसे 45 MPa तक द्वितीयक रूप से संपीड़ित किया जाता है। यह स्थानिक रूप से खंडित मॉडल परिवहन लागत, उपकरण व्यय और समय की खपत को बढ़ाता है, जबकि जीवाश्म ईंधन पर निर्भर "ग्रे हाइड्रोजन" उत्पादन से बाधित रहता है। 

इसके अलावा, मौजूदा नियमों के तहत हाइड्रोजन को ज्वलनशील और विस्फोटक खतरनाक रसायन के रूप में वर्गीकृत किया गया है। परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन उत्पादन परियोजनाएं मुख्य रूप से दूरस्थ रासायनिक पार्कों में केंद्रित हैं, जहां सुरक्षा और पर्यावरण संबंधी सख्त आवश्यकताएं लागू हैं।

इलेक्ट्रोलाइसिस तकनीक में हो रही प्रगति के साथ, हरित हाइड्रोजन की उत्पादन लागत धीरे-धीरे कम हो रही है। साथ ही, "कार्बन पीकिंग और कार्बन न्यूट्रैलिटी" जैसी पर्यावरणीय नीतियां हरित हाइड्रोजन को भविष्य के गैसीय ऊर्जा विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा बना रही हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी का अनुमान है कि 2030 तक, इलेक्ट्रोलाइसिस जैसी कम कार्बन वाली हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियां हाइड्रोजन बाजार का 14% हिस्सा होंगी, जिससे ईंधन भरने वाले स्टेशनों के लेआउट पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा। इलेक्ट्रोलाइसिस आधारित उत्पादन, अपने सरल और सुलभ फीडस्टॉक के साथ, पारंपरिक रासायनिक पार्कों से परे हाइड्रोजन उत्पादन को संभव बनाता है। वाहनों में ईंधन भरने के लिए साइट पर उत्पादित हाइड्रोजन का सीधा संपीड़न लंबी दूरी के परिवहन और द्वितीयक संपीड़न को समाप्त करता है, जिससे आर्थिक और समय लागत में प्रभावी रूप से कमी आती है।

जीवाश्म ईंधन आधारित हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला के अनुरूप ढलने के लिए, वर्तमान में बाजार में दो प्रकार के डायफ्राम कंप्रेसर प्रमुख हैं: 1) लगभग 1.5 एमपीए इनटेक प्रेशर और 20-22 एमपीए डिस्चार्ज प्रेशर वाली हाइड्रोजन फिलिंग यूनिट; 2) 5-20 एमपीए इनटेक प्रेशर और 45 एमपीए डिस्चार्ज प्रेशर वाले रिफ्यूलिंग स्टेशन कंप्रेसर। हालांकि, इस दो-चरणीय प्रक्रिया में दोनों यूनिटों के समन्वित संचालन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, जब हाइड्रोजन स्टोरेज सिलेंडर का प्रेशर 5 एमपीए से नीचे गिर जाता है, तो रिफ्यूलिंग कंप्रेसर काम करना बंद कर देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन उपयोग दर कम हो जाती है।

इसके विपरीत, एकीकृत हाइड्रोजन उत्पादन-ईंधन स्टेशन बेहतर दक्षता प्रदर्शित करते हैं। इस मॉडल में, इलेक्ट्रोलाइसिस से प्राप्त हाइड्रोजन को एक सिंगल डायफ्राम कंप्रेसर का उपयोग करके सीधे ~1.5MPa से 45MPa तक संपीड़ित किया जा सकता है, जिससे उपकरण और समय की लागत में काफी कमी आती है। कम इनटेक प्रेशर थ्रेशहोल्ड (1.5MPa बनाम 5MPa) भी हाइड्रोजन के उपयोग को काफी हद तक बेहतर बनाता है।  

इलेक्ट्रोलाइसिस तकनीक में प्रगति के साथ, एकीकृत हाइड्रोजन स्टेशनों का व्यापक उपयोग होने की उम्मीद है, जिससे 1.5MPa से 45MPa डायफ्राम कंप्रेसर की बाजार मांग में वृद्धि होगी। हमारी कंपनी के पास इस अनुप्रयोग परिदृश्य के लिए अनुकूलित समाधान प्रदान करने हेतु व्यापक डिजाइन और विनिर्माण क्षमताएं हैं। हरित हाइड्रोजन उत्पादन के बढ़ते अनुपात के साथ, एकीकृत स्टेशनों की संख्या में वृद्धि होने का अनुमान है, जिससे डायफ्राम कंप्रेसर के अनुप्रयोग की संभावनाएं और हमारे उत्पाद पोर्टफोलियो दोनों का विस्तार होगा, साथ ही नवीन ईंधन भरने के समाधान भी उपलब्ध होंगे।

फिर भी, एकीकृत हाइड्रोजन स्टेशन और संबंधित कंप्रेसर विकसित करने में कई चुनौतियाँ बनी हुई हैं, जिनमें उच्च विद्युत अपघटन लागत, हाइड्रोजन का खतरनाक रासायनिक वर्गीकरण और अपूर्ण हाइड्रोजन अवसंरचना शामिल हैं। एकीकृत हाइड्रोजन ऊर्जा प्रणालियों को आगे बढ़ाने के लिए इन मुद्दों का प्रभावी समाधान अत्यंत महत्वपूर्ण होगा।