نئے توانائی کے انقلاب کی لہر میں ، ہائیڈروجن ایندھن کے خلیات اور لتیم بیٹریاں ، جیسا کہ دو بنیادی پاور ٹیکنالوجیز ، الگ الگ تکنیکی راستوں کے ذریعے توانائی کے منظر کو تبدیل کر رہی ہیں۔ ہائیڈروجن ایندھن کے خلیات پروٹون ایکسچینج جھلیوں میں الیکٹرو کیمیکل رد عمل کے ذریعہ صفر اخراج توانائی کے تبادلوں کو حاصل کرتے ہیں ، جبکہ لتیم بیٹریاں توانائی کے ذخیرہ کرنے کے لئے مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے مابین لتیم آئنوں کی انٹرکلیشن اور ڈینٹیکالیشن پر انحصار کرتی ہیں۔ اس تکنیکی مقابلہ کے پیچھے توانائی کی کثافت ، تبادلوں کی کارکردگی ، انفراسٹرکچر ، لاگت کی تاثیر اور بہت کچھ کے لحاظ سے کثیر جہتی امتیازی مقابلہ ہے۔ اطلاق کے منظرناموں کے ساتھ ان کی تکنیکی خصوصیات کی مطابقت کاربن غیر جانبداری کے دور میں ان کے تکمیلی اور علامتی تعلقات کا تعین کرتی ہے۔
I. تکنیکی اصولوں اور کارکردگی کے پیرامیٹرز میں بنیادی اختلافات
پروٹون ایکسچینج جھلی ایندھن کے خلیات (PEMFCs) ، ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کی قسم ، ہائیڈروجن آکسیجن کیمیائی رد عمل کے ذریعہ بجلی پیدا کرتی ہے۔ ان کے بنیادی فوائد توانائی کی کثافت اور کم درجہ حرارت کی موافقت میں ہیں۔ ٹویوٹا میرائی فیول سیل گاڑی کو مثال کے طور پر لیں۔ اس کے سسٹم کی توانائی کی کثافت 33.6 کلو واٹ\/کلوگرام تک پہنچ جاتی ہے ، جو لتیم بیٹریوں سے 168 گنا زیادہ ہے۔ ایک ہی ہائیڈروجن تین منٹ میں ایندھن ڈالنے سے 800- کلومیٹر ڈرائیونگ رینج کو قابل بناتا ہے۔ یہ خصوصیت کینیڈا کے پیسیفک ریلوے (سی پی کے سی) ہائیڈروجن لوکوموٹو کی 4.4 میگاواٹ کرشن فورس جیسے ایپلی کیشنز کے ل highly انتہائی موزوں بناتی ہے ، جہاں توانائی کی کھپت کے اخراجات ڈیزل سے 42 ٪ کم ہیں ، اور کارکردگی کو برقرار رکھنے میں انتہائی سرد ماحول (-30 ڈگری) سے بھی 95 فیصد سے زیادہ ہے۔
دوسری طرف ، لتیم بیٹریاں مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے مابین لتیم آئنوں کی منتقلی کے ذریعے چارج اور خارج ہونے والے مادہ کو حاصل کرتی ہیں۔ عصری امپیریکس ٹکنالوجی کمپنی ، لمیٹڈ (کیٹل) کی ٹھوس ریاست کی بیٹری ٹکنالوجی کی تحقیق اور ترقی نے توانائی کی کثافت کو 500 WH\/کلوگرام تک بڑھا دیا ہے۔ تاہم ، لتیم آئنوں کی کیمیائی خصوصیات کی وجہ سے ، ان کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی (صلاحیت کا خاتمہ 40 ٪ -10 ڈگری پر) اور توانائی کی کثافت اب بھی ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں سے کم ہے۔
تبادلوں کی کارکردگی کے لحاظ سے ، براہ راست توانائی کے ذخیرہ کرنے والے آلات کے طور پر لتیم بیٹریاں ، توانائی کے تبادلوں کی کارکردگی کو 90 ٪ سے زیادہ کی فخر کرتے ہیں۔ اس کے برعکس ، ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں میں "بجلی سے ہائیڈروجن-الیکٹرکیٹی" کے ثانوی تبادلوں کا عمل ہوتا ہے ، جس کے نتیجے میں صرف 35 ٪ –45 ٪ کی مکمل چین کی کارکردگی ہوتی ہے۔ مسافر گاڑیوں کے شعبے میں یہ کارکردگی میں تضاد خاص طور پر واضح ہے۔ ٹیسلا کا وی 4 سپرچارجر "5 منٹ میں 200 کلومیٹر" کی ریچارجنگ رفتار حاصل کرسکتا ہے ، جبکہ ہنڈئ گٹھ جوڑ ہائیڈروجن فیول سیل گاڑی ، 3- منٹ ہائیڈروجن ریفیوئلنگ کے باوجود ، 800-} کالیومیٹر کی حدود کو قابل بناتا ہے ، جس میں میلے کے مقابلے میں صرف ایک تہائی حصہ حاصل ہوتا ہے۔ یہ تکنیکی خصوصیات یہ حکم دیتی ہیں کہ ہائیڈروجن ایندھن کے خلیات ہیوی ڈیوٹی کی نقل و حمل اور اسٹیشنری انرجی اسٹوریج کے منظرناموں کے لئے زیادہ موزوں ہیں ، جبکہ لتیم بیٹریاں مختصر فاصلے پر سفر اور پورٹیبل ڈیوائس ایپلی کیشنز پر حاوی ہیں۔
ii. بنیادی ڈھانچے اور لاگت کی تاثیر میں ساختی تضادات
چارجنگ کے ڈھیروں کی عالمی تعداد 18 ملین سے تجاوز کر گئی ہے ، جس میں چین 6.6 ملین یونٹ ہے۔ اس کے برعکس ، ہائیڈروجن ریفیوئلنگ اسٹیشنوں کی تعداد 400 سے بھی کم ہے۔ انفراسٹرکچر میں یہ اہم فرق براہ راست ہائیڈروجن فیول سیل گاڑیوں کی محدود مارکیٹ میں داخل ہونے کا باعث بنتا ہے ، جو Z {5}}} دن کے کراس سیزن انرجی اسٹوریج کے حصول کی صلاحیت کے باوجود 1 فیصد سے کم ہے۔ اس حد کی وجہ ویرل ہائیڈروجن ریفیوئلنگ نیٹ ورک کی وجہ سے ہے۔
اس کے برعکس ، لتیم بیٹریوں میں لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری پیک کی قیمت میں 0. 5 یوآن\/ڈبلیو ایچ میں کمی دیکھنے میں آئی ہے۔ BYD کی بلیڈ بیٹری ٹکنالوجی نے ، ساختی جدت طرازی کے ذریعہ ، حجم کے استعمال میں 50 ٪ اضافہ کیا ہے ، جس کی قیمت 200 ، 000 یوآن کو 700 کلومیٹر سے زیادہ کی حد تک حاصل کرنے کے لئے ، 000 یوآن کو قابل بناتا ہے۔
لاگت کا تضاد وسائل کی خودمختاری میں بھی ظاہر ہوتا ہے۔ درآمد پر چین کا لتیم وسائل کا انحصار 70 ٪ سے زیادہ ہے ، جبکہ اس کی ہائیڈروجن توانائی وسائل کی خودمختاری کی شرح 98 ٪ تک پہنچ جاتی ہے۔ اس وسائل کی اوقاف کا فرق ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کو کراس علاقائی نقل و حمل میں ایک قدرتی فائدہ فراہم کرتا ہے ، جیسا کہ "مغربی ہائیڈروجن سے مشرق" پائپ لائن کے ساتھ ہائیڈروجن ریفیوئلنگ اسٹیشنوں کی تعمیر میں ظاہر ہوتا ہے۔ اگرچہ ٹویوٹا میرائی کے فیول سیل سسٹم کی لاگت 50 ، 000 امریکی ڈالر سے 18 تک گر گئی ہے ، 000 امریکی ڈالر ، جس سے پیمانے کی معیشتوں کے ابتدائی ظہور کی نشاندہی ہوتی ہے ، گرین ہائیڈروجن پروڈکشن کی موجودہ لاگت (35 یوان\/کلوگرام) اس کے بڑے پیمانے پر کمرشل ہونے سے 2.3 گنا زیادہ ہے۔
iii. حفاظت کے خطرات اور ماحولیاتی خصوصیات کے دوہری تحفظات
ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کے حفاظتی خطرات بنیادی طور پر ہائیڈروجن اسٹوریج اور نقل و حمل کے آس پاس مرکز ہیں۔ براہ راست الیکٹران کی منتقلی کو روکنے کے لئے پروٹون ایکسچینج جھلی کی صلاحیت کے باوجود ، ہائیڈروجن کی انتہائی آتش گیر اور دھماکہ خیز نوعیت کو اب بھی خصوصی حفاظتی اقدامات کی ضرورت ہے۔ کینیڈا کے ہائیڈروجن لوکوموٹوز ڈبل پرت ہائیڈروجن اسٹوریج ٹینکوں اور پریشر سینسر کو اپنانے کے لئے ایک ملین میں سے ایک سے نیچے رساو کے امکان کو کنٹرول کرنے کے لئے اپناتے ہیں۔
اس کے برعکس ، لتیم بیٹریوں کے حفاظتی خطرات بنیادی طور پر تھرمل بھاگنے سے پیدا ہوتے ہیں۔ الیکٹروائلیٹ ایڈیٹیو اور جداکار کوٹنگز کے ذریعہ کیٹل کی "غیر لاتعلقی" بیٹری ٹکنالوجی نے تھرمل بھاگنے والے ٹرگر درجہ حرارت کو 180 ڈگری تک بڑھا دیا ہے۔
ماحولیاتی خصوصیات کے بارے میں ، ہائیڈروجن ایندھن کے خلیات اگر ہائیڈروجن کی پیداوار کے لئے قابل تجدید توانائی استعمال کیے جائیں تو ان کی زندگی بھر میں صفر اخراج حاصل کرسکتے ہیں۔ ژانگجیاکو ونڈ پاور ٹو ہائیڈروجن پروجیکٹ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو 120 ، 000 ٹن سالانہ کم کرتا ہے۔ تاہم ، گرے ہائیڈروجن (جیواشم ایندھن سے تیار کردہ) پٹرول سے زیادہ کاربن اخراج کی شدت ہے۔ لتیم بیٹری کی پیداوار 15 ٹن کاربن کے اخراج فی ٹن لیتھیم کاربونیٹ پیدا کرتی ہے ، اور بھاری دھاتوں کی کان کنی جیسے کوبالٹ اور نکل ماحولیاتی خطرات پیدا کرتی ہے۔ اس کے باوجود ، بوسٹیل کی ہائیڈروجن پر مبنی شافٹ فرنس آئرن میکنگ ٹکنالوجی لوہے کے ایسک کی ہائیڈروجن کمی کے ذریعہ کاربن کے اخراج کو فی ٹن اسٹیل میں کم کرتی ہے ، جس سے صنعتی سجاوٹ میں ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کی انوکھی قیمت کی نمائش ہوتی ہے۔
iv. درخواست کے منظرناموں میں لیبر اور باہمی تعاون کی جدت کی بہتر تقسیم
مسافر گاڑیوں کے شعبے میں ، چارجنگ نیٹ ورکس کی پختگی کی وجہ سے ، لتیم بیٹریاں 90 فیصد مارکیٹ شیئر پر حاوی ہیں۔ ٹیسلا ماڈل 3 4680 بیٹریاں اور سیل ٹو چیسس (سی ٹی سی) ٹکنالوجی کے ذریعے ہر 100 کلومیٹر فی 100 کلو میٹر فی گھنٹہ کی توانائی کی کھپت کو کم کرتا ہے۔ اس کے برعکس ، ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں نے ہیوی ڈیوٹی کی نقل و حمل میں کامیابیاں حاصل کیں۔ چین کے منصوبہ بند "ہائیڈروجن انرجی کوریڈور" میں بیجنگ تیآنجن-ہیبی ایریا اور دریائے یانگسی ڈیلٹا جیسے خطوں کا احاطہ کیا جائے گا ، جس سے ڈیزل کے مقابلے میں ہائیڈروجن سے چلنے والے بھاری ٹرکوں کے لئے کراس صوبائی نقل و حمل کے اخراجات میں 30 فیصد کمی واقع ہوگی۔
توانائی کے ذخیرہ کرنے والے شعبے میں ، تکنیکی انضمام کا ایک رجحان ابھر رہا ہے۔ طویل مدتی توانائی کے ذخیرہ کرنے کے لئے فوری طاقت اور ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں کو منظم کرنے کے لئے لتیم بیٹریوں کا استعمال کرکے کیٹل کا "ہائیڈروجن-لیتھیم ہائبرڈ اسٹوریج" سسٹم مجموعی اخراجات کو 40 ٪ کم کرتا ہے۔ اس باہمی تعاون کی جدت طرازی کو ژانگجیاکو سرمائی اولمپکس کے دوران توثیق کیا گیا ، جہاں 10 میگاواٹ ہائیڈروجن انرجی اسٹوریج پاور اسٹیشن اور ایک لتیم بیٹری انرجی اسٹوریج اسٹیشن نے ایک ہائبرڈ سسٹم تشکیل دیا ، جس نے دوسرے درجے کے ردعمل اور روزانہ کی سطح کے توانائی کے ذخیرہ کے ساتھ تکمیلی کارکردگی کو حاصل کیا۔
V. تکنیکی تکرار اور پالیسی سے چلنے والے مستقبل کے امکانات
ہائیڈروجن کی پیداوار کے لئے پی ای ایم الیکٹرولائزرز کی توانائی کی کھپت 4 کلو واٹ\/این ایم‐ پر آگئی ہے ، اور ننگسیا میں فوٹو وولٹک ہائیڈروجن کی پیداوار کی لاگت کوئلے پر مبنی ہائیڈروجن کے قریب آرہی ہے۔ ٹویوٹا اور بی ایم ڈبلیو نے مشترکہ طور پر چوتھی نسل کے فیول سیل سسٹم کو تیار کیا ہے ، جس سے پلاٹینم کیٹیلسٹ کے استعمال کو 90 ٪ کم کیا گیا ہے اور لاگت کو 1 ، 000 امریکی ڈالر فی کلو واٹ تک کم کیا گیا ہے۔ لتیم بیٹری کے شعبے میں ، ٹھوس ریاست کی بیٹریوں کے لئے بڑے پیمانے پر پیداوار کی ٹائم لائن کو 2027 تک بڑھا دیا گیا ہے۔ BYD's Haishi 07 EV ، جو لتیم مینگنیج آئرن فاسفیٹ بیٹریوں سے لیس ہے ، کم درجہ حرارت کی حد برقرار رکھنے میں 85 ٪ تک بہتر ہے۔
پالیسی کی سطح پر ، یوروپی یونین 2030 تک ریلوے سجاوٹ کی شرح 50 فیصد سے زیادہ کی شرح کا حکم دیتا ہے ، اور چین نے "توانائی کی نقل و حمل کو فروغ دینے کی نئی کیٹلاگ" میں ہائیڈروجن انرجی کو شامل کیا ہے۔ یہ پیش گوئی کی جارہی ہے کہ 2040 تک ، ہائیڈروجن انرجی ٹرمینل انرجی کی طلب کا 23 فیصد حصہ لے گی ، جبکہ لتیم بیٹریاں موبائل ٹریول مارکیٹ کا 45 ٪ حصہ لیں گی۔ یہ دوہری ٹریک توانائی کی حکمت عملی ہنڈئ نیکسو جیسے ماڈلز کو ایک ہائیڈروجن الیکٹرک دوہری نظام کے ذریعے 900- کلومیٹر ڈرائیونگ کی حد کو حاصل کرنے کے قابل بناتی ہے ، اور کیٹل اور ہونڈا نے مشترکہ طور پر "بیٹری تبادلہ + ہائیڈروجن انرجی" حل تیار کیا ہے تاکہ بھاری ٹرکوں کے لچکدار توانائی کو دوبارہ بھرنے کے ل .۔
نتیجہ: توانائی کے انقلاب میں علامتی بقائے باہمی کا راستہ
ہائیڈروجن ایندھن کے خلیوں اور لتیم بیٹریاں کے مابین مقابلہ بنیادی طور پر تکنیکی منظرناموں میں مزدوری کی ایک بہتر تقسیم ہے۔ لاگت ، کارکردگی اور انفراسٹرکچر میں ان کے فوائد کے ساتھ لتیم بیٹریاں مختصر فاصلے پر سفر اور پورٹیبل ڈیوائس ایپلی کیشنز میں ناقابل تلافی ہیں۔ ہائیڈروجن ایندھن کے خلیات ، توانائی کی کثافت ، ڈرائیونگ رینج ، اور صنعتی سجاوٹ میں ان کی صلاحیت کے ساتھ ، ہیوی ڈیوٹی کی نقل و حمل اور اسٹیشنری انرجی اسٹوریج کے لئے مستقبل کی سمت کی نمائندگی کرتے ہیں۔ جیسا کہ یورپی یونین کی "دوہری ٹریک توانائی کی حکمت عملی" میں پیش گوئی کی گئی ہے ، اس تکنیکی انقلاب میں کوئی ایک فاتح نہیں ہے۔ صرف مادی جدت ، نظام کے انضمام ، اور پالیسی کوآرڈینیشن کے ذریعے ہی 2060 کاربن غیر جانبداری کے مقصد کے تحت توانائی کی منتقلی کا احساس ہوسکتا ہے۔ کیٹ ایل کے "ہائیڈروجن-لیتھیم ہائبرڈ اسٹوریج" سسٹم اور ٹویوٹا کے "ہائیڈروجن الیکٹرک ڈبل سسٹم" کے تکنیکی طریقوں نے پہلے ہی ہائڈروجن-لیتھیم تعاون اور تنوع کی خصوصیت والی سبز مستقبل میں توانائی کے انقلاب کے آغاز کو روشن کردیا ہے۔
