எரிபொருள் மின்கலம்

எரியன் மின்கலம் (Fuel cell) இரசாயன ஆற்றலை நேரடியாக மின்னாற்றலாக மாற்றக்கூடிய ஒரு சாதனம் ஆகும். எரிபொருள் மின்கலன், எரிபொருள் மின்கலம், எரிபொருள் கலன், எரிபொருள் கலம் என்ற பெயர்களாலும் இதை அழைக்கிறார்கள். மற்ற மின்கலங்களைப் போல இதிலும் நேர் மின்வாய் ஒன்றும் எதிர் மின்வாய் ஒன்றும் இவற்றுக்கிடையில் ஒரு மின்னாற்பகுபொருளும் இடம்பெற்றுள்ளன.
ஐதரசன் மிகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஓர் எரிபொருள் ஆகும். ஆனால், சில நேரங்களில் இயற்கை வளிமம் (natural gas) போன்ற ஐட்ரோ கார்பன்களும் மெத்தனால் போன்ற ஆல்ககால்களும் எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எரிபொருள் மின்கலன்கள் என்பவை சாதாரண மின்கலங்களிலிருந்து வேறுபட்டவை. எரிபொருள் மின்கலன்களுக்குத் தொடர்ச்சியாக ஆக்சிசனனும்/காற்றும் எரிபொருளும் இருக்க வேண்டும். இல்லையெனில் வேதிவினை நிகழாமல் போகக்கூடும். எனினும், இந்த மூலங்கள் இருக்கும் வரை தொடர்ந்து மின்னாற்றல் உற்பத்தியாகிக் கொண்டே இருக்கும்.

எரிபொருள் மின்கலன்கள் வேல்சைச் சேர்ந்த இயற்பியலாளர் வில்லியம் குரோவாலும் செருமானிய இயற்பியலாளர் ஃப்ரீட்ரிச் சியோன்பெய்னாலும் 1838 ஆம் ஆண்டு தனித்தனியே கண்டறியப்பட்டன. இந்த எரிபொருள் மின்கலன்களின் முதல் பொதுப்பயன்பாடு ஒரு நூற்றாண்டு கழித்தே நிகழ்ந்தது. நாசா முதலில் இந்த எரிபொருள் மின்கலன்களைத் தனது விண்வெளித் திட்டங்களில் பயன்படுத்தப்பட்ட ஆராய்விகள் (probes), செயற்கைக் கோள்கள், விண்வெளிக் கலங்கள் (space capsules) போன்றவற்றில் ஆற்றலை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தியது. அதிலிருந்து இவ்வெரிபொருள் மின்கலன்கள் பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கும் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. இவை, பொதுப் பயன்பாட்டிலும் தொழிலகப் பயன்பாட்டிலும் குடியிருப்புப் பகுதிகளிலும் தொலைதூரப் பகுதிகளிலும் முதன்மைத் திறன்மூலமாகவும் காப்பமைப்பாகவும் (back up) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மேலும், இவை எரிபொருள் மின்கல ஊர்திகள் (fuel cell vehicles), தானூர்திகள், கவைக்கோல் பளுஏற்றிகள் (forklifts), பேருந்துகள், வானூர்திகள், படகுகள், ஈருருளிகள், நீர்மூழ்கிகள் ஆகியவற்றுக்கு ஆற்றலளிக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

நடைமுறையில் பல வகையான எரிபொருள் மின்கலன்கள் உள்ளன. ஆனால், அவையனைத்துமே ஒரு நேர்மின்வாய் (anode; எதிர்மின் சுமை) ஓர் எதிர்மின்வாய் (cathode; நேர்மின் சுமை) மற்றுமொரு மின்பகுளி (electrolyte)  கொண்ட அமைப்பாகவே உள்ளன. இம்மின்பகுளியே மின்னூட்டங்கள் (charges) எரிபொருள் மின்கலனின் இரு பக்கங்களுக்கு இடையிலும் செல்ல உதவுகின்றன. எதிர்மின்னிகள் (electrons) நேர்மின்வாயிலிருந்து எதிர்மின்வாய்க்கு ஒரு புறச் சுற்று மூலம் இழுக்கப்பட்டு நேர் மின்னோட்டம் உருவாகிறது. அனைத்து எரிபொருள் மின்கலன்களிலும் மின்பகுளியே பொதுவாக மாறுபடுகிறது. எனவே, எரிபொருள் மின்கலன்களானவை அவற்றில் பயன்படுத்தப்படும் மின்பகுளி அடிப்படையில் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த எரிபொருள் மின்கலன்கள் வெவ்வேறு அளவுகளில் கிடைக்கின்றன. தனித்தனி எரிபொருள் மின்கலன்கள் ஒப்புகையளவில் மிகக்குறைந்த 0.7 வோல்ட் என்ற மிகக்குறைந்த மின்னழுத்தத்தையே உருவாக்குகின்றன. எனவே, நிறையக் கலன்கள் "அடுக்கப்பட்டோ", தொடர்ச்சியாக வைக்கப்பட்டோ, மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கப்பட்டுத் தேவையான பயன்பாடுகளுக்குச் செலுத்தப்படுகின்றன. மின்னாற்றல் மட்டுமின்றி இந்த எரிபொருள் மின்கலன்கள் நீர், வெப்பம் (heat) எரிபொருள் மூலத்தைப் பொறுத்து மிகச் சிறிய அளவிலான நைட்ரசன் டைஆக்சைடு இன்ன பிறவற்றையும் வெளியேற்றுகின்றன. இந்த எரிபொருள் மின்கலன்களின் பயனுறுதிறன் (efficiency) 40-60 % வரை இருக்கும். வெளியேற்றப்படும் வெப்பமும் பயன்படுத்தப்படின் 85 % வரை பயனுறுதிறன் இருக்கும்.

எரிபொருள் மின்கலன் சந்தையானது வளர்ந்து வருகிறது. பைக் ரிசர்ச் (Pike Research) எனும் நிறுவனத்தின் ஆய்வு முடிவின்படி, 2020க்குள் எரிபொருள் மின்கலன் சந்தை 50 கிகாவாட்டாக (GW) இருக்கும் என்று அறியப்படுகிறது.

மேற்கோள்கள்

மின் உற்பத்தி
மின் உறுப்புகள்
மின்கலங்கள்
மின்வேதிக் கலங்கள்
எரிபொருள் மின்கலங்கள்
1838