Solar fuel
সৌর জ্বালানি হল একটি কৃত্রিম রাসায়নিক জ্বালানি যা সৌর শক্তি থেকে উৎপাদিত হয়। সৌর জ্বালানী ফটোকেমিক্যালের মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে (অর্থাৎ। ফোটন দ্বারা নির্দিষ্ট রাসায়নিক বিক্রিয়া সক্রিয়করণ), আলোক জীববিজ্ঞান (অর্থাৎ, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ), এবং তড়িৎরাসায়ন প্রতিক্রিয়া (অর্থাৎ। রাসায়নিক বিক্রিয়া চালানোর জন্য সৌর প্যানেল থেকে বিদ্যুৎ ব্যবহার করা)। তাপ রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারাও সৌর জ্বালানি তৈরি করা যেতে পারে (অর্থাৎ, রাসায়নিক বিক্রিয়া চালানোর জন্য কেন্দ্রীভূত সৌর তাপ শক্তি দ্বারা সরবরাহ করা সৌর তাপ ব্যবহারের মাধ্যমে)। আলোকে শক্তির উৎস হিসাবে ব্যবহার করা হয়, যেখানে সৌর শক্তিকে রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত করা হয়, সাধারণত প্রোটনকে হাইড্রোজেনে বা কার্বন ডাই অক্সাইডকে জৈব যৌগে হ্রাস করে। একটি সৌর জ্বালানী উৎপাদন এবং সংরক্ষণ করা যেতে পারে পরবর্তী ব্যবহারের জন্য, যখন সূর্যালোক পাওয়া যায় না, এটি জীবাশ্ম জ্বালানী এবং ব্যাটারির বিকল্প হিসাবে তৈরি করে। এই ধরনের জ্বালানির উদাহরণ হল হাইড্রোজেন, অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রাজিন। এই প্রতিক্রিয়াগুলি টেকসই, পরিবেশবান্ধব উপায়ে বহন করার জন্য বিভিন্ন আলোক অনুঘটক তৈরি করা হচ্ছে। সংক্ষিপ্ত বিবরণ জীবাশ্ম জ্বালানির ক্রমহ্রাসমান সঞ্চয়ের উপর বিশ্বের নির্ভরতা কেবল পরিবেশগত সমস্যাই নয়, ভূ-রাজনৈতিক সমস্যাও তৈরি করে। সৌর জ্বালানী, বিশেষ করে হাইড্রোজেন, জীবাশ্ম জ্বালানী প্রতিস্থাপনের জন্য শক্তির একটি বিকল্প উৎস হিসাবে দেখা হয়, বিশেষ করে যেখানে সঞ্চয় অপরিহার্য। ফটোভোলটাইকের মাধ্যমে সরাসরি সূর্যালোক থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যেতে পারে, তবে এই ধরনের শক্তি হাইড্রোজেনের তুলনায় সঞ্চয় করতে অক্ষম। যখন এবং যেখানে সূর্যালোক পাওয়া যায় তখন একটি সৌর জ্বালানি তৈরি করা যেতে পারে এবং পরবর্তী ব্যবহারের জন্য সংরক্ষণ ও পরিবহন করা যেতে পারে। এটি এটিকে আরও সুবিধাজনক করে তোলে, কারণ এটি এমন পরিস্থিতিতে ব্যবহার করা যেতে পারে যেখানে সরাসরি সূর্যালোক পাওয়া যায় না। সর্বাধিক গবেষণা করা সৌর জ্বালানী হল হাইড্রোজেন, কারণ এই জ্বালানী ব্যবহারের একমাত্র পণ্য হল জল, এবং আলোক রাসায়নিক কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাসের পণ্য, যা মিথেন এবং প্রোপেনের মতো প্রচলিত জ্বালানী। আসন্ন গবেষণায় অ্যামোনিয়া এবং সম্পর্কিত পদার্থও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে (অর্থাৎ। হাইড্রাজিন)। এগুলি হাইড্রোজেন সংরক্ষণের আরও সংক্ষিপ্ত এবং নিরাপদ উপায় হয়ে হাইড্রোজেনের সাথে আসা চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলা করতে পারে। সরাসরি অ্যামোনিয়া জ্বালানী কোষ নিয়েও গবেষণা করা হচ্ছে। সৌর জ্বালানি প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উৎপাদন করা যেতে পারে। সরাসরি প্রক্রিয়াগুলি মধ্যবর্তী শক্তি রূপান্তর ছাড়াই জ্বালানী উত্পাদন করতে সূর্যালোকের শক্তিকে কাজে লাগায়। সৌর তাপরসায়ন সরাসরি সূর্যের তাপ ব্যবহার করে সৌর চুল্লি সংলগ্ন একটি রিসিভারকে গরম করে যেখানে তাপরসায়ন প্রক্রিয়া সঞ্চালিত হয়। বিপরীতে, পরোক্ষ প্রক্রিয়াগুলিতে সৌর শক্তি প্রথমে অন্য ধরনের শক্তিতে রূপান্তরিত হয় (যেমন জৈববস্তুপুঞ্জ বা বিদ্যুৎ) যা পরে জ্বালানী উৎপাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে। পরোক্ষ প্রক্রিয়াগুলি বাস্তবায়ন করা সহজ হয়েছে তবে সরাসরি পদ্ধতির তুলনায় কম দক্ষ হওয়ার অসুবিধা রয়েছে। অতএব, প্রত্যক্ষ পদ্ধতিগুলিকে তাদের কম দক্ষ প্রতিরূপগুলির তুলনায় আরও আকর্ষণীয় হিসাবে বিবেচনা করা উচিত। নতুন গবেষণা তাই এই সরাসরি রূপান্তরের উপর আরও মনোনিবেশ করে, তবে জ্বালানীর ক্ষেত্রেও যা পাওয়ার গ্রিডের ভারসাম্য বজায় রাখতে অবিলম্বে ব্যবহার করা যেতে পারে। হাইড্রোজেন উৎপাদন ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল একটি সৌর ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়ায়, হাইড্রোজেন তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে। এই প্রক্রিয়ায় সূর্যালোক ব্যবহার করার জন্য, একটি আলোক-বৈদ্যুতিক রাসায়নিক কোষ ব্যবহার করা যেতে পারে, যেখানে একটি আলোক-সংবেদনশীল বিদ্যুদ্বাহক আলোকে বৈদ্যুতিক স্রোতে রূপান্তরিত করে যা পরে জল বিভাজনের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই ধরনের একটি কোষ হল ডাই-সংবেদনশীল সৌর কোষ। এটি একটি পরোক্ষ প্রক্রিয়া, কারণ এটি বিদ্যুৎ উৎপাদন করে যা পরে হাইড্রোজেন গঠনে ব্যবহৃত হয়। সূর্যালোক ব্যবহার করে আরেকটি পরোক্ষ প্রক্রিয়া হল সালোকসংশ্লেষক জীব ব্যবহার করে জৈববস্তুকে জৈব জ্বালানিতে রূপান্তরিত করা; যাইহোক, সালোকসংশ্লেষণ দ্বারা সংগৃহীত বেশিরভাগ শক্তি জীবনধারণ প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যবহৃত হয় এবং তাই শক্তি ব্যবহারের জন্য হারিয়ে যায়। একটি সেমিকন্ডাক্টর ফটোসেন্সিটাইজার হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। যখন একটি অর্ধপরিবাহী ব্যান্ডগ্যাপের চেয়ে বেশি শক্তি সহ একটি ফোটন দ্বারা আঘাত করা হয়, তখন একটি ইলেক্ট্রন পরিবহন ব্যান্ডে উত্তেজিত হয় এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডে একটি গর্ত তৈরি হয়। ব্যান্ড বাঁকানোর কারণে, ইলেকট্রন এবং গর্তগুলি পৃষ্ঠে চলে যায়, যেখানে এই চার্জগুলি জলের অণুগুলিকে বিভক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। অনেকগুলি বিভিন্ন উপকরণ পরীক্ষা করা হয়েছে, কিন্তু এখনও পর্যন্ত কোনওটিই ব্যবহারিক প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা দেখায়নি। আলোক রাসায়নিক একটি আলোক রাসায়নিক প্রক্রিয়ায়, সূর্যালোক সরাসরি জলকে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে বিভক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু জলের শোষণ বর্ণালী সূর্যের নির্গমন বর্ণালীর সাথে ওভারল্যাপ করে না, তাই জলের সরাসরি বিচ্ছিন্নতা ঘটতে পারে না; একটি ফটোসেন্সিটাইজার ব্যবহার করা প্রয়োজন। এই ধরনের বেশ কয়েকটি অনুঘটক ধারণার প্রমাণ হিসাবে তৈরি করা হয়েছে, তবে এখনও বাণিজ্যিক ব্যবহারের জন্য স্কেল করা হয়নি; তবুও, তাদের আপেক্ষিক সরলতা সম্ভাব্য কম খরচ এবং বর্ধিত শক্তি রূপান্তর দক্ষতার সুবিধা দেয়। এই ধারণার একটি প্রমাণ হল নোসেরা এবং সহকর্মীদের দ্বারা বিকশিত "কৃত্রিম পাতা": ধাতব অক্সাইড-ভিত্তিক অনুঘটক এবং একটি অর্ধপরিবাহী সৌর কোষের সংমিশ্রণ আলোকসজ্জার উপর হাইড্রোজেন তৈরি করে, যার একমাত্র উপজাত হল অক্সিজেন। ফটোবায়োলজিক্যাল একটি ফটোবায়োলজিক্যাল প্রক্রিয়ায়, ফটোবায়োরিয়েক্টরগুলিতে সালোকসংশ্লেষক অণুজীব (সবুজ মাইক্রোঅ্যালগে এবং সায়ানোব্যাকটেরিয়া) ব্যবহার করে হাইড্রোজেন তৈরি করা হয়। এই জীবগুলির মধ্যে কয়েকটি কালচার অবস্থার পরিবর্তনের পরে হাইড্রোজেন উৎপাদন করে; উদাহরণস্বরূপ, ক্ল্যামাইডোমোনাস রিন্হার্ডটি সালফারের অভাবে অ্যানেরোবিকভাবে হাইড্রোজেন উৎপাদন করে, অর্থাৎ, যখন কোষগুলি একটি বৃদ্ধির মাধ্যম থেকে অন্য একটি মাধ্যমের দিকে স্থানান্তরিত হয় যেখানে সালফার থাকে না এবং বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেনের অ্যাক্সেস ছাড়াই উত্থিত হয়। আরেকটি পদ্ধতি ছিল ডায়াজোট্রফিক সায়ানোব্যাকটেরিয়াম নস্টক পাঙ্কটিফর্মে হাইড্রোজেন-অক্সিডাইজিং (গ্রহণ) হাইড্রোজেনেস এনজাইমের ক্রিয়াকলাপ বাতিল করা, যাতে এটি নাইট্রোজেন-ফিক্সিং পরিস্থিতিতে নাইট্রোজেনেস এনজাইম দ্বারা প্রাকৃতিকভাবে উত্পাদিত হাইড্রোজেন গ্রহণ না করে। এই এন. পিঙ্কটিফর্ম মিউট্যান্টটি দৃশ্যমান আলোতে আলোকিত হলে হাইড্রোজেন তৈরি করতে পারে। আরেকটি মিউট্যান্ট সায়ানোব্যাকটেরিয়া, সিনেকোসিস্টিস, হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য রুব্রিভিভ্যাক্স জিলেটিনোসাস সিবিএস ব্যাকটেরিয়ার জিন ব্যবহার করছে। সিবিএস ব্যাকটেরিয়া কার্বন মনোক্সাইডের জারণের মাধ্যমে হাইড্রোজেন উৎপাদন করে। গবেষকরা এই জিনগুলিকে সিনেকোসিস্টিসে প্রয়োগ করার জন্য কাজ করছেন। যদি এই জিনগুলি প্রয়োগ করা যায়, তবে হাইড্রোজেন উৎপাদনে অক্সিজেন প্রতিরোধের সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠতে কিছুটা প্রচেষ্টা লাগবে, তবে অনুমান করা হয় যে এই প্রক্রিয়াটি সম্ভাব্য 10 শতাংশ সৌর শক্তি ধারণ করতে পারে। এটি ফটোবায়োলজিকাল গবেষণাকে হাইড্রোজেন উৎপাদন অনুসন্ধানের একটি অত্যন্ত উত্তেজনাপূর্ণ এবং আশাব্যঞ্জক শাখায় পরিণত করে। এখনও শৈবাল হাইড্রোজেন উৎপাদনের স্বল্পমেয়াদী প্রকৃতি কাটিয়ে ওঠার অনেক সমস্যা রয়েছে এবং গবেষণা প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে। যাইহোক, এই গবেষণাটি এই পুনর্নবীকরণযোগ্য এবং পরিবেশ বান্ধব প্রক্রিয়াগুলিকে শিল্পায়নের একটি কার্যকর উপায় প্রদান করে। থার্মোকেমিক্যাল সৌর থার্মোকেমিক্যাল প্রক্রিয়ায়, একটি উচ্চ তাপমাত্রার সৌর চুল্লির ভিতরে বিদ্যুতের পরিবর্তে সরাসরি সৌর তাপ ব্যবহার করে জল হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে বিভক্ত হয়, যা হেলিওস্ট্যাটের সৌর ক্ষেত্র থেকে অত্যন্ত ঘনীভূত সৌর প্রবাহ গ্রহণ করে যা চুল্লির মধ্যে অত্যন্ত ঘনীভূত সূর্যালোককে কেন্দ্রীভূত করে। দুটি সবচেয়ে আশাব্যঞ্জক পথ হল দুই ধাপের সিরিয়াম অক্সাইড চক্র এবং কপার ক্লোরিন সংকর চক্র। সিরিয়াম অক্সাইড চক্রের জন্য প্রথম ধাপ হল 1400 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রায় CeO3-কে Ce2O3-তে বিভক্ত করা। ধাতব অক্সাইড হ্রাস করার জন্য তাপীয় হ্রাস পদক্ষেপের পরে, হাইড্রোজেন প্রায় 800 ডিগ্রি সেলসিয়াসে হাইড্রোলাইসিসের মাধ্যমে উত্পাদিত হয়। কপার ক্লোরাইড চক্রের জন্য কম তাপমাত্রার (~ 500 ডিগ্রি সেলসিয়াস) প্রয়োজন হয়, যা এই প্রক্রিয়াটিকে আরও দক্ষ করে তোলে, তবে চক্রটিতে আরও বেশি ধাপ রয়েছে এবং সিরিয়াম অক্সাইড চক্রের তুলনায় আরও জটিল। যেহেতু হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য অবিচ্ছিন্ন কর্মক্ষমতা প্রয়োজন, তাই সৌর তাপ রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মধ্যে তাপীয় শক্তি সঞ্চয় অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। আরেকটি থার্মোকেমিক্যাল পদ্ধতি মিথেনের সৌর সংস্কার ব্যবহার করে, এমন একটি প্রক্রিয়া যা ঐতিহ্যবাহী জীবাশ্ম জ্বালানী সংস্কার প্রক্রিয়াটির প্রতিলিপি তৈরি করে তবে সৌর তাপকে প্রতিস্থাপন করে। 2021 সালের নভেম্বরে নেচারে প্রকাশিত একটি প্রকাশনায়, সুইস প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয় ইটিএইচ জুরিখের অ্যালডো স্টেইনফেল্ড একটি কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের কথা জানিয়েছেন যেখানে বায়ু থেকে শোষিত কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলীয় বাষ্প একটি সিরিয়াম অক্সাইড অনুঘটকের উপর দিয়ে প্রবাহিত হয় যা ঘনীভূত সৌর শক্তি দ্বারা উত্তপ্ত হয়ে হাইড্রোজেন এবং কার্বন মনোক্সাইড তৈরি করে, ফিশার-ট্রপস প্রক্রিয়ার মাধ্যমে জটিল হাইড্রোকার্বনে রূপান্তরিত হয়ে মিথানল তৈরি করে, যা একটি তরল জ্বালানী। স্কেলিং সাহারা মরুভূমির 0.5% পৃষ্ঠের সাথে 2019 সালে ব্যবহৃত বিমানের জ্বালানী উত্পাদন করতে পারে। একজন লেখক, ফিলিপ ফারলার, বিশেষজ্ঞ সিনহেলিয়নের নেতৃত্ব দেন, যা 2022 সালে কোলনের পশ্চিমে জুলিচে একটি সৌর জ্বালানী উৎপাদন সুবিধা তৈরি করছিল, স্পেনে অন্যটির আগে। লুফথানসা গ্রুপের অংশ সুইস এয়ারলাইন্সের 2023 সালে প্রথম গ্রাহক হওয়া উচিত। কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস কার্বন ডাই অক্সাইড (সিও2) কার্বন মনোক্সাইড (সিও) এবং অন্যান্য হ্রাসকৃত যৌগ, যেমন মিথেনে, উপযুক্ত আলোক অনুঘটক ব্যবহার করে হ্রাস করা যেতে পারে। একটি প্রাথমিক উদাহরণ ছিল কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস করার জন্য ট্রিস (বাইপাইরিডিন) রুথেনিয়াম (II) ক্লোরাইড (রু (বাইপাই) 3Cl2) এবং কোবাল্ট ক্লোরাইড (CoCl2) ব্যবহার করা। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে কার্বন ডাই অক্সাইডকে কার্বন ডাই অক্সাইড-এ পরিণত করার জন্য অনেক নতুন অনুঘটক পাওয়া গেছে, যার পরে উদাহরণস্বরূপ ফিশার-ট্রপসচ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে হাইড্রোকার্বন তৈরিতে কার্বন ডাই অক্সাইড ব্যবহার করা যেতে পারে। সৌর-চালিত কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাসের জন্য সবচেয়ে আশাব্যঞ্জক ব্যবস্থা হল একটি তড়িৎরাসাযনিক কোষের (পিভি + ইসি) সঙ্গে একটি ফটোভোলটাইক কোষের সংমিশ্রণ। ফটোভোলটাইক কোষের জন্য অত্যন্ত দক্ষ জিএআইএনপি/জিএএ/জিই সৌর কোষ ব্যবহার করা হয়েছে, তবে সিও2 হ্রাস প্রতিক্রিয়া চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ এবং বর্তমান ঘনত্ব সরবরাহ করতে এবং যুক্তিসঙ্গত পণ্য বহির্গমন সরবরাহ করতে অন্যান্য অনেক সিরিজ-সংযুক্ত এবং/অথবা ট্যান্ডেম (মাল্টি-জংশন) পিভি আর্কিটেকচার নিযুক্ত করা যেতে পারে। সৌর কোষ/প্যানেলগুলি তড়িৎবিশ্লেষকের (গুলি) সঙ্গে সরাসরি যোগাযোগে স্থাপন করা যেতে পারে, যা সিস্টেম কম্প্যাক্টনেস এবং উভয় প্রযুক্তির তাপ ব্যবস্থাপনার ক্ষেত্রে সুবিধা আনতে পারে, অথবা পৃথকভাবে উদাহরণস্বরূপ পিভি সূর্যালোকের সংস্পর্শে রেখে এবং ইসি সিস্টেমগুলি বাড়ির অভ্যন্তরে সুরক্ষিত করে। বর্তমানে সর্বোত্তম কার্যকরী তড়িৎরাসায়ন কোষ হল গ্যাস ডিফিউশন ইলেক্ট্রোড (জিইডি) প্রবাহ কোষ। যেখানে সিও2 এজি ন্যানো পার্টিকেলের উপর বিক্রিয়া করে সিও তৈরি করে। 20 ঘন্টার পরে ক্রিয়াকলাপে ন্যূনতম ক্ষতি সহ 19 শতাংশ পর্যন্ত সৌর থেকে সিও দক্ষতায় পৌঁছেছে। সিও2-এর মাইক্রোওয়েভ প্লাজমা চালিত বিচ্ছিন্নতা ব্যবহার করে অনুঘটক ছাড়াই সিও তৈরি করা যেতে পারে। এই প্রক্রিয়াটি তুলনামূলকভাবে দক্ষ, 50 শতাংশ পর্যন্ত বিদ্যুৎ থেকে সিও দক্ষতা সহ, তবে প্রায় 10 শতাংশ কম রূপান্তর সহ। এই কম রূপান্তরগুলি আদর্শ নয়, কারণ সিও এবং সিও2-কে দক্ষ পদ্ধতিতে বড় আকারে আলাদা করা কঠিন। এই প্রক্রিয়ার বড় সুবিধা হল যে এটি খুব দ্রুত বন্ধ এবং চালু করা যেতে পারে এবং এতে দুর্লভ উপকরণ ব্যবহার করা হয় না। মাইক্রোওয়েভ ব্যবহার করে (দুর্বলভাবে আয়নিত) প্লাজমা তৈরি করা হয়, এই মাইক্রোওয়েভগুলি প্লাজমাতে মুক্ত ইলেকট্রনগুলিকে ত্বরান্বিত করতে পারে। এই ইলেকট্রনগুলি সিও2-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে যা সিও2-কে কম্পনমূলকভাবে উত্তেজিত করে, যার ফলে সিও2 থেকে সিও2 বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। উত্তেজনা এবং বিচ্ছিন্নতা এত দ্রুত ঘটে যে শক্তির সামান্য অংশই তাপে রূপান্তরিত হয়, যা কার্যকারিতা উচ্চ রাখে। এই বিচ্ছিন্নতা একটি অক্সিজেন র্যাডিকেলও তৈরি করে, যা সিও2-এর সাথে সিও এবং ও2-এর সাথে বিক্রিয়া করে। এছাড়াও এই ক্ষেত্রে অণুজীবের ব্যবহার অন্বেষণ করা হয়েছে। জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং এবং সিন্থেটিক বায়োলজি কৌশল ব্যবহার করে, সালোকসংশ্লেষক জীবের মধ্যে জৈব জ্বালানি উৎপাদনকারী বিপাকীয় পথের অংশ বা সম্পূর্ণ প্রবর্তন করা যেতে পারে। একটি উদাহরণ হল ক্লোস্ট্রিডিয়াম অ্যাসেটোবুটাইলিকাম, এসচেরিকিয়া কোলাই এবং ট্রেপোনেমা ডেন্টিকোলা থেকে এনজাইম ব্যবহার করে সিনেকোকোকাস এলংগাটাসে 1-বিউটানল উৎপাদন। এই ধরনের জৈব জ্বালানি উৎপাদনের অন্বেষণকারী একটি বড় আকারের গবেষণা সুবিধার একটি উদাহরণ হল নেদারল্যান্ডসের ওয়াজেনিনজেন বিশ্ববিদ্যালয় এবং গবেষণা কেন্দ্রের অ্যালগেপার্ক। অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রাজিন উৎপাদন হাইড্রোজেন সমৃদ্ধ পদার্থ যেমন অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রাজিন হাইড্রোজেন সংরক্ষণের জন্য দুর্দান্ত। এটি তাদের শক্তির ঘনত্বের কারণে, অ্যামোনিয়ার জন্য তরল হাইড্রোজেনের কমপক্ষে 1.3 গুণ। তরল হাইড্রোজেনের তুলনায় হাইড্রাজিনের শক্তির ঘনত্ব প্রায় দ্বিগুণ, তবে একটি নেতিবাচক দিক হল সরাসরি হাইড্রাজিনের জ্বালানী কোষের ব্যবহারে দুর্বলকরণের প্রয়োজন হয়, যা এই জ্বালানী কোষ থেকে প্রাপ্ত সামগ্রিক শক্তিকে হ্রাস করে। উচ্চ ভলিউমেট্রিক ঘনত্ব ছাড়াও, অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রাস হাইড্রাজিনের কম জ্বলনযোগ্যতা রয়েছে, যা সঞ্চয় এবং পরিবহন ব্যয় হ্রাস করে হাইড্রোজেনের চেয়ে উন্নত করে তোলে। অ্যামোনিয়া ডাইরেক্ট অ্যামোনিয়া জ্বালানী কোষগুলি এই সঠিক কারণে গবেষণা করা হয় এবং নতুন গবেষণায় একটি নতুন সমন্বিত সৌর-ভিত্তিক অ্যামোনিয়া সংশ্লেষণ এবং জ্বালানী কোষ উপস্থাপন করা হয়েছে। অ্যামোনিয়া সংশ্লেষ করতে ব্যবহৃত অতিরিক্ত সৌর শক্তি থেকে সৌর ভিত্তি অনুসরণ করা হয়। এটি একটি প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন (পি. ই. এম) জ্বালানী কোষের সংমিশ্রণে একটি অ্যামোনিয়া তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষ (এ. ই. সি) ব্যবহার করে করা হয়। যখন সৌরশক্তিতে হ্রাস ঘটে, তখন একটি সরাসরি অ্যামোনিয়া জ্বালানী কোষ অনুপস্থিত শক্তি সরবরাহ করে কাজ শুরু করে। এই সাম্প্রতিক গবেষণাটি (2020) শক্তির দক্ষ ব্যবহারের একটি স্পষ্ট উদাহরণ, যা মূলত অস্থায়ী সঞ্চয় এবং জ্বালানী হিসাবে অ্যামোনিয়ার ব্যবহারের মাধ্যমে করা হয়। অ্যামোনিয়ায় শক্তির সঞ্চয় সময়ের সাথে সাথে হ্রাস পায় না, যা ব্যাটারি এবং ফ্লাই হুইলের ক্ষেত্রে হয়। এটি দীর্ঘমেয়াদী শক্তি সঞ্চয় প্রদান করে। শক্তির এই সংক্ষিপ্ত রূপটির অতিরিক্ত সুবিধা রয়েছে যে অতিরিক্ত শক্তি সহজেই অন্যান্য স্থানে পরিবহন করা যেতে পারে। মানুষের জন্য অ্যামোনিয়ার বিষাক্ততার কারণে এটি উচ্চ নিরাপত্তা ব্যবস্থার সাথে করা দরকার। বিদ্যুৎ সরবরাহে বাধা সীমাবদ্ধ করার জন্য একটি সংকর ব্যবস্থা তৈরি করতে বায়ু শক্তি এবং জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির সাথে এই ব্যবস্থার পরিপূরক হিসাবে আরও গবেষণা করা দরকার। প্রস্তাবিত ব্যবস্থার অর্থনৈতিক কার্যকারিতা সম্পর্কেও তদন্ত করা প্রয়োজন। কিছু বিজ্ঞানী একটি নতুন অ্যামোনিয়া অর্থনীতির কল্পনা করেছেন যা প্রায় তেল শিল্পের মতোই, তবে অক্ষয় কার্বন-মুক্ত শক্তির বিশাল সুবিধা সহ। এই তথাকথিত সবুজ অ্যামোনিয়াকে অতি বড় জাহাজের জন্য একটি সম্ভাব্য জ্বালানী হিসাবে বিবেচনা করা হয়। দক্ষিণ কোরিয়ার জাহাজ নির্মাতা ডি. এস. এম. ই 2025 সালের মধ্যে এই জাহাজগুলিকে বাণিজ্যিকীকরণের পরিকল্পনা করেছে। হাইড্রাজিন শক্তি সংরক্ষণের আরেকটি উপায় হল হাইড্রাজিন ব্যবহার করা। এই অণুটি অ্যামোনিয়ার সাথে সম্পর্কিত এবং অ্যামোনিয়ার মতো সমানভাবে কার্যকর হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। এটি অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইড থেকে বা ক্লোরিন ভিত্তিক জারণের মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে। এটি এটিকে আরও ঘন শক্তি সঞ্চয়কারী জ্বালানি করে তোলে। হাইড্রাজিনের নেতিবাচক দিক হল এটি অত্যন্ত বিষাক্ত এবং এটি অক্সিজেনের সাথে বেশ হিংস্রভাবে প্রতিক্রিয়া জানাবে। এটি স্থানের মতো অক্সিজেন কম এলাকার জন্য একটি আদর্শ জ্বালানী করে তোলে। সম্প্রতি উৎক্ষেপণ করা ইরিডিয়াম নেক্সট উপগ্রহগুলির শক্তির উৎস হিসাবে হাইড্রাজিন রয়েছে। যদিও বিষাক্ত, এই জ্বালানির প্রচুর সম্ভাবনা রয়েছে, কারণ হাইড্রাজিনকে নিরাপদে হাইড্রোজেন এবং অ্যামোনিয়ায় রূপান্তরিত করার জন্য সুরক্ষা ব্যবস্থা যথেষ্ট পরিমাণে বাড়ানো যেতে পারে। গবেষকরা একটি ফটো ক্যাটালাইসিস সিস্টেমের সাহায্যে হাইড্রাজিনকে পচানোর একটি উপায় আবিষ্কার করেছেন যা পুরো দৃশ্যমান-আলো অঞ্চলে কাজ করে। এর মানে হল যে সূর্যালোক শুধুমাত্র হাইড্রাজিন উৎপাদনেই নয়, এই জ্বালানি থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনেও ব্যবহার করা যেতে পারে। হাইড্রাজিনের পচন একটি পি-এন দ্বিস্তরীয় স্তর দিয়ে করা হয় যা ফুলেরিন (সি 60) নিয়ে গঠিত, যা "বাকিবলস" নামেও পরিচিত যা একটি এন-টাইপ অর্ধপরিবাহী এবং দস্তা থ্যালোসায়ানিন (জেডএনপিসি) যা একটি পি-টাইপ অর্ধপরিবাহী যা একটি জৈব আলোক অনুঘটক ব্যবস্থা তৈরি করে। এই সিস্টেমটি দৃশ্যমান আলোর বিকিরণ ব্যবহার করে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে এন-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রনগুলিকে উত্তেজিত করে। পি-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে তৈরি গর্তগুলি যন্ত্রের তথাকথিত নাফিয়ন অংশের দিকে বাধ্য করা হয়, যা হাইড্রাজিনকে নাইট্রোজেন গ্যাসে জারিত করে এবং হাইড্রোজেন আয়নগুলিকে দ্রবীভূত করে। এটি ফুয়েল সেলের প্রথম বগিতে করা হয়েছিল। হাইড্রোজেন আয়নগুলি একটি লবণ সেতুর মধ্য দিয়ে অন্য একটি কামরায় যায় যা প্রথম কামরা থেকে আলোর সাথে মিথস্ক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত ইলেকট্রন দ্বারা হাইড্রোজেন গ্যাসে পরিণত হয়। এইভাবে হাইড্রোজেন তৈরি হয়, যা জ্বালানী কোষে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই আশাব্যঞ্জক গবেষণাগুলি দেখায় যে হাইড্রাজিন একটি সৌর জ্বালানী যার শক্তি পরিবর্তনে খুব কার্যকর হওয়ার প্রচুর সম্ভাবনা রয়েছে। হাইড্রাজিনের একটি ভিন্ন পদ্ধতি হল সরাসরি জ্বালানী কোষ। 1960-এর দশক থেকে এই কোষগুলির ধারণা তৈরি করা হয়েছে। সাম্প্রতিক গবেষণাগুলি অনেক ভাল সরাসরি হাইড্রাজিন জ্বালানী কোষ সরবরাহ করে, উদাহরণস্বরূপ হাইড্রোজেন পারক্সাইডকে জারক হিসাবে ব্যবহার করে। অ্যানোডকে ক্ষারীয় এবং ক্যাথোড অ্যাসিডিক করে তোলার ফলে শক্তির ঘনত্ব অনেক বৃদ্ধি পায়, যা 80 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় প্রায় 1 ডাব্লু/সেমি 2 এর উচ্চ শিখর দেখায়। আগে যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, সরাসরি হাইড্রাজিন জ্বালানী কোষের প্রধান দুর্বলতা হল হাইড্রাজিন এবং এর উৎপাদ্যগুলির উচ্চ বিষাক্ততা। তবে হাইড্রাস হাইড্রাজিন, যা জলের মতো তরল, উচ্চ হাইড্রোজেন ঘনত্ব ধরে রাখে এবং বিদ্যমান জ্বালানী পরিকাঠামো ব্যবহার করে নিরাপদে সংরক্ষণ ও পরিবহন করা যায়। গবেষকরা হাইড্রাজিনের সাথে জড়িত স্ব-চালিত জ্বালানী কোষগুলির জন্যও লক্ষ্য রাখেন। এই জ্বালানী কোষগুলি হাইড্রাজিনকে দুটি উপায়ে ব্যবহার করে, যথা সরাসরি জ্বালানী কোষের জ্বালানী হিসাবে এবং বিভাজনের লক্ষ্য হিসাবে। এর মানে হল যে এই জ্বালানী কোষ দিয়ে হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য শুধুমাত্র হাইড্রাজিনের প্রয়োজন হয়, তাই কোনও বাহ্যিক শক্তির প্রয়োজন হয় না। এটি লোহার ডোপড কোবাল্ট সালফাইড ন্যানোশিট ব্যবহার করে করা হয়। লোহার সাথে ডোপিং হাইড্রোজেন শোষণ এবং হাইড্রাজিন ডিহাইড্রোজেনেশনের মুক্ত-শক্তির পরিবর্তন হ্রাস করে। এই পদ্ধতির 20 ঘন্টা স্থায়িত্ব এবং 98 শতাংশ ফ্যারাডাইক দক্ষতা রয়েছে, যা স্ব-চালিত হাইড্রোজেন উৎপাদনকারী কোষের সর্বোত্তম দাবির সাথে তুলনীয়। অন্যান্য প্রয়োগ হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ এবং ক্ষারীয়, পি. ই. এম এবং এস. ও. ই. সি তড়িৎবিশ্লেষক ব্যবহার করে সৌর আলোকবিদ্যার সঙ্গে মিলিত; সৌর আলোর এই মৌলিক ব্যবহার হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনে জলকে পৃথক করার জন্য বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করে, উদাহরণস্বরূপ, বাষ্প সংস্কারের মাধ্যমে হাইড্রোজেন ক্যাপচারের তুলনায় কিছুটা বেশি কার্যকর প্রমাণিত হয়েছে। হাইড্রোজেনের ক্ষারীয় উৎপাদন প্রযুক্তির খরচ কম এবং এটি পরিপক্ক বলে মনে করা হয়। এর ফলস্বরূপ, পিইএম প্রযুক্তি ব্যবহারের তুলনায় প্রতি একক সময়ে ফলন উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি হয়। যাইহোক, পিইএম প্রযুক্তির কোনও ক্ষয় সমস্যা নেই এবং এটি আরও কার্যকর, যেখানে ক্ষারীয় উৎপাদন প্রযুক্তির ক্ষয় এবং আরও খারাপ দক্ষতার অসুবিধা রয়েছে। এছাড়াও, পিইএম প্রযুক্তিতে একটি দ্রুত স্টার্ট-আপ এবং সহজ রক্ষণাবেক্ষণ রয়েছে। যদিও, প্রচুর পরিমাণে উৎপাদনে ক্ষারীয় হাইড্রোজেন উৎপাদন প্রযুক্তি উৎকৃষ্ট। হেলিওজেন হাইড্রোজেন উৎপাদনে 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য একটি টাওয়ারে সূর্যালোক নির্দেশ করতে ব্যবহৃত সৌর হেলিওস্ট্যাটগুলির ব্যবহারে সাফল্য দাবি করে। 2500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রা তাপ রাসায়নিকভাবে বিদ্যুৎ ব্যবহার না করেই জলকে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে বিভক্ত করতে পারে। পারমাণবিক বিদ্যুৎকেন্দ্রগুলির তাপ ব্যবহার করে বা অভিযোজিত সৌর আয়না ক্ষেত্রের মাধ্যমে সূর্যালোককে এই তাপরসায়ন প্রক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য পুনর্নির্দেশ করা যেতে পারে। যাইহোক, হাইড্রোজেন উৎপাদনের এই পদ্ধতিটি তার শৈশবে রয়েছে এবং এটি এখনও প্রমাণিত হয়নি যে এই উৎপাদন হাইড্রোজেন লাভজনক এবং দক্ষ, কারণ এটিকে অন্যান্য, পরিপক্ক প্রযুক্তির সাথে প্রতিযোগিতা করতে হবে। আরও দেখুন কার্বন-নিরপেক্ষ জ্বালানি আলোক-অনুঘটক জল বিভাজন পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সৌর রাসায়নিক সৌর-হাইড্রোজেন শক্তি চক্র রেফারেন্স বিকল্প জ্বালানি আলোক-রসায়ন পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি প্রযুক্তি পুনর্নবীকরণযোগ্য জ্বালানি জ্বালানি উৎপাদন