पर्यावरणमैत्री उत्पादन विधि र विनियमित भण्डारणका लागि हाइड्रोजन प्रयोग विश्वव्यापी चर्चाको विषय भएको छ। यसको प्रयोगबारे नेपालमा पनि अनुसन्धान र बहस शुरू भएका छन्। यद्यपि अहिले नागरिकलाई हाइड्रोजन इन्धनयुक्त सवारी साधन सञ्चालन गर्न अनुमति दिने कानूनको अभाव छ।

उता चीन, भारत, दक्षिण कोरिया, जापानजस्ता देशले ऊर्जाको दिगो समाधान प्रयास खोजिरहेका छन्। यी देश हाइड्रोजन–सेल कारलाई विकल्प बनाउन प्रयासरत छन् र त्यसको लागि अनुसन्धान र बहसलाई महत्त्व दिएका छन्।

नेपाल भने अहिले मुख्यत: पेट्रोलियम पदार्थमा निर्भर छ। आयातको ठूलो हिस्सा यसकै हुने गरेको छ। आर्थिक वर्ष २०७९/८० मा मात्र ३ खर्ब ३१ करोड रुपैयाँ बराबरको पेट्रोलियम पदार्थ आयात भएको थियो। तर पछिल्लो सयम नेपालमा विद्युतीय सवारीसाधन (ईभी)को प्रयोग बढ्दो छ। बिजुली उत्पादन बढेसँगै ईभी प्रयोग पनि बढेको हो। तर यहाँको भूबनोट र सरकारको नीतिले ईभी प्रयोगमा अझै पनि जटिलता छन्। परिवर्तनशील करका दरहरू, ठूला शहरमा मात्रै केन्द्रित ५१ फास्ट चार्जिङ स्टेसन र थप पूर्वाधार विकासका लागि विद्युत् प्राधिकरण निजी क्षेत्रमाथि निर्भर हुनु ईभी प्रयोगका मुख्य चुनौती हुन्।

नेपालमा ईभीको इतिहास सन् १९७५ मा काठमाडौँमा विद्युतीय ट्रली बसको शुरूआतसँग जोडिन्छ। सन् १९९३ मा ब्याट्रीबाट सञ्चालित 'सफा टेम्पो' पनि बजारमा प्रवेश गरेको थियो। यी टेम्पो लोकप्रिय पनि भएका थिए। यद्यपि सन् २००९ को आसपास निरन्तरको लोडसेडिङ, अनुपयुक्त सरकारी नीतिहरू र पूर्वाधार तथा स्रोतहरूको प्रबन्धन गर्न नसकेका कारण ईभीहरूको व्यवहारिकतामा चुनौतीहरू देखा परेका थिए। विद्युत् प्राधिकरणले सन् २०१७ मा काठमाडौँमा लोडसेडिङ हटाएको घोषणा गरेपछि ईभी प्रयोगले गति लिने बाटो खुलेको थियो।

नेपालमा हालसम्म व्यक्तिगत प्रयोगका लागि १५ हजार ईभी बिक्री भएका छन्। पछिल्लो आर्थिक वर्ष मात्र चार हजार ५० वटा ईभी बिक्री भएका थिए। नेपालमा ईभीको बजार अंश १ प्रतिशतभन्दा कम छ। सन् २०२५ सम्म ईभीको बजार २५ प्रतिशत पुर्‍याउने सरकारको लक्ष्य महत्वाकांक्षी देखिन्छ। 

यहीबीच विद्युत् चुहावटको समस्या भोगिरहेको नेपालमा हाइड्रोजन इन्जिनलाई त्यसको विकल्पका रूपमा हेरिन थालिएको छ। जिवाश्म इन्जिनको खपतलाई कम गर्न साथै लामो दूरी तथा मालबाहक यातायातका लागि बढी उपयुक्त मानिने भएकाले विश्वव्यापी रूपमै हाइड्रोजन इन्जिन बलियो विकल्प बन्ने वैज्ञानिकहरूको दाबी छ।

विकल्प हाइड्रोजन गाडी
हाइड्रोजन ग्यास प्रयोग हुने इन्जिनजडित गाडी नै हाइड्रोजन गाडी हुन्। दक्षिण कोरिया तथा जापान हाइड्रोजन कार उत्पादनमा अग्रणी छन्। हुन्डाईले नेक्सो र टोयोटाले मिराई जस्ता हाइड्रोजन कार उत्पादनमा जोड दिइरहेका छन्।

चीन पनि हाइड्रोजन गाडी उत्पादनको दाैडमा छ। विश्वमा वार्षिक १२ करोड टन उत्पादन हुने हाइड्रोजनको २७.५ प्रतिशत हिस्सा अर्थात् ३.३ करोड टन उत्पादन र खपत चीन एक्लैले गर्छ। विश्वको सबैभन्दा ठूलो फ्युल सेल बस (शुद्ध हाइड्रोजन ग्यासबाट चल्ने बस) प्रयोगकर्ता पनि चीन नै हो। चीनले ९९.९ प्रतिशत शुद्ध हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्ने दाबी गर्छ। तर चीनले १ प्रतिशत भन्दा कम मात्र 'हरित हाइड्रोजन' उत्पादन गर्छ। त्यहाँ अधिकांश हाइड्रोजन प्राकृतिक ग्याँस र कोइला प्रयोग गरेर उत्पादन गरिन्छ, जसले प्रकृतिमा असर पुग्छ। त्यस्तो असर नपरोस् भनेर वायु वा सौर्य शक्तिजस्ता नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोग गरेर उत्पादन गरिने हाइड्रोजन ग्यासलाई हरित हाइड्रोजन भनिन्छ। चीनले सन् २०३० सम्ममा हरित हाइड्रोजनमा ठूलो सफलता प्राप्त गर्ने लक्ष्य राखेको छ।

---

संयुक्त राज्य अमेरिका हाइड्रोजनको दोस्रो ठूलो उत्पादक र उपभोक्ता हो जसले विश्वव्यापी मागको १३ प्रतिशत बजार ओगटेको छ। यद्यपि सन् २०२३ मा हाइड्रोजन फ्युल सेल इलेक्ट्रिक गाडीहरूको विश्वव्यापी बिक्री मात्रै १० हजार पुगेको छ जुन सोही वर्ष विश्वभर बिक्री भएका एक करोड ३६ लाख ईभीको तुलनामा धेरै कम हो।

आर्थिक सन्दर्भलाई बिर्सने हो भने इन्धनगाडीबाट ईभीतिरको संक्रमण जीवाश्म इन्धन संरक्षण गर्न, कार्बन उत्सर्जन कम गर्न र जलवायु परिवर्तनको असर कम गर्नका लागि अत्यावश्यक छ। एशियाली विकास बैंकले भर्खरै गरेको अध्ययनअनुसार नेपालले जलवायु परिवर्तनका कारण सन् २०५० सम्म आफ्नो वार्षिक कुल गार्हस्थ उत्पादनको २.२ प्रतिशत गुमाउने जोखिमको सामना गरिरहेको छ। अब हाम्रो प्राथमिक लक्ष्य भनेकै मानिसलाई दिगो रूपमा बाँच्न र आफ्नो बास–ग्रहको रक्षा गर्न सक्षम बनाउन नवीकरणीय ऊर्जामा पूर्णरूपमा निर्भर हुनुपर्ने देखिएको छ। 

सन् १८८६ मा कार्ल बेन्जद्वारा निर्मित ग्यास–सञ्चालित कारभन्दा अगाडि नै फ्रान्सका एटिन लेनोइरले १८६० मा पहिलो हाइड्रोजन–सञ्चालित हिप्पोमोबाइल कार विकास गरेका थिए। सन् १९६६ मा जनरल मोटर्सले इलेक्ट्रोभेन बजारमा ल्याएसँगै प्रारम्भिक इन्धन (अर्ली फ्युल) सेल इलेक्ट्रिक गाडीको प्रारम्भ भयो। यसैगरी, सन् १९६९ मा तीन जना अन्तरिक्ष यात्रीलाई चन्द्रमामा लैजाने ऐतिहासिक एपोलो११ ले पनि तरल अक्सिजन र हाइड्रोजनको इन्धन राखिने प्रोपेलर रकेट प्रयोग गरेको थियो।

नेपालमा अनुसन्धानको प्रारम्भ
हरित हाइड्रोजनको सम्भावनाको अनुसन्धान गर्न काठमाडौँ विश्वविद्यालय (केयू) मा २०२० अगस्टमा ग्रिन हाइड्रोजन ल्याब (जीएच ल्याब) स्थापना भएको छ। उक्त ल्याबले २०२१ जनवरीमा हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन परियोजना 'एचएफपी–नेपाल' शुरू गर्न नेपाल आयल निगमसँग साझेदारी गरेको थियो। यस परियोजनाले देशभित्र हरित हाइड्रोजन उत्पादन, भण्डारण र उपयोग गर्ने सम्भाव्यताको खोजी गर्ने लक्ष्य राखेको छ।

गत कात्तिकमा जीएच ल्याबले नेपालको पहिलो हाइड्रोजन कार–२०१९ हुन्डाई नेक्सो फ्युल सेल आयात गरेको छ। उक्त कारको मूल्य ३३ हजार अमेरिकी डलर (४३ लाख ८९ हजार रुपैयाँ) छ। यो सवारीसाधन आयात गर्नुअघि केयूले अनुसन्धानका लागि सरकारसमक्ष विशेष अनुरोध गरेको थियो। जीएच ल्याब टोलीका प्रमुख र काठमाडौँ विश्वविद्यालय मेकानिकल इन्जिनियरिङ विभागका एसोसिएट प्रोफेसर डा. विराजसिंह थापाले अहिलेको अनुसन्धान हाइड्रोजन इन्धन अंगाल्ने प्रारम्भिक कदम भएको बताउँछन्। परियोजनाको सफलताबारे उनी आशावादी भए पनि नीतिहरू अद्यावधिक गराउन सरकार जागरुक हुनुपर्ने बताउँछन्। 

साथै, केयुले नेपालको पहिलो हरियो हाइड्रोजन कार इन्फ्युलिङ स्टेसन पनि सञ्चालन गरेको छ। कोरिया मेरिटाइम एन्ड ओसन युनिभर्सिटी र नर्वेजियन युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजीका प्राध्यापकहरूसँग मिलेर डा. थापा र उनको टोलीले दक्षिण कोरियामै यसको 'डिजाइन र असेम्ब्लिङ' गरेका थिए।

कसरी उत्पादन हुन्छ हाइड्रोजन?
प्रकृतिमा सबैभन्दा प्रचुर मात्रामा भेटिने तत्व हाइड्रोजन हो। तर प्रतिक्रियाशील हुने र पानी जस्ता बन्धनहरू बनाउने प्रवृत्तिका कारण यसलाई स्वतन्त्र रूपमा प्राप्त गर्न चुनौतीपूर्ण छ। इलेक्ट्रोलाइसिस एक यस्तो प्रक्रिया हो जसमा पानीको माध्यमबाट विद्युतीय चार्ज पास गर्ने, हाइड्रोजन (एच) परमाणुहरूलाई क्याथोडमा र अक्सिजन (ओ) परमाणुहरूलाई एनोडमा आकर्षित गरिन्छ। यस प्रकृयामा पानीको 'चलन' (कन्डक्टिभिटी) सुधार गर्न नुन थपिन्छ र यसबाट जम्मा भएको हाइड्रोजनलाई हाइड्रोजन–इन्धनले चल्ने सवारी साधनको इन्धन भर्ने 'स्टेसन'मा भण्डारण गरिन्छ।

प्रत्येक कारमा एक क्याथोड, एक एनोड र एक उत्प्रेरक तहद्वारा अलग गरिएको महत्त्वपूर्ण घटक अर्थात इन्धन सेल हुन्छ जुन सामान्यतया प्लेटिनमबाट बनेको हुन्छ। उत्प्रेरक (क्याटलिस्ट)को माध्यमबाट जाँदा हाइड्रोजन इलेक्ट्रोन स्ट्रिपिङ पार गर्दछ। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रोनहरू बाह्य सर्किटमा सर्न बाध्य हुन्छन् जसले विद्युतीय प्रवाह सिर्जना गर्दछ। यस करेन्टलाई कारको मोटरलाई शक्ति दिन प्रयोग गरिन्छ। प्रोटोनहरूले अक्सिजनसँग एकै साथ प्रतिक्रिया गर्छन् र इन्धन सेलको एक मात्र उपउत्पादन (शुद्ध पानी) बन्छ। फलस्वरूप, हाइड्रोजन कारहरू पूर्णरूपमा शून्य उत्सर्जन रहन्छन्।

जलविद्युत्, हावाले चल्ने टर्बाइन र सौर्य प्यानलबाट उत्पन्न पर्याप्त बिजुलीको कारण हाल इलेक्ट्रोलाइसिसको कार्यान्वयन सम्भव छ। दीर्घकालीन उर्जा भण्डारणको लागि ब्याट्री प्रविधिको अक्षमता र ग्रिडमा भइरहेको महत्त्वपूर्ण ऊर्जा–व्ययलाई ध्यानमा राख्दै विद्युतीय ऊर्जालाई हाइड्रोजनमा रूपान्तरण गरी उच्च–दबाब ट्यांकीहरूमा भण्डारण गर्नु भविष्यको लागि प्रभावकारी हुन्छ। नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरू प्रयोग गरेर इलेक्ट्रोलाइसिसमार्फत प्राप्त गरिएको यस्तो हाइड्रोजनलाई 'ग्रिन हाइड्रोजन' भनिन्छ। 

यद्यपि विश्वभर सजिलै उत्पादन हुने र सबैभन्दा सस्तो हाइड्रोजन 'ग्रे हाइड्रोजन' हो जसमा कोइला जस्ता जीवाश्म इन्धनहरू जलाइन्छ। यसमा पर्याप्त मात्रामा तातो चाहिने 'स्टीम–मिथेन रिफर्म' भनिने विधि समावेश हुन्छ। हाल इलेक्ट्रोलाइसिसमार्फत उत्पादन गरिएको हरित हाइड्रोजन खैरो हाइड्रोजनभन्दा महँगो छ। एक किलो हरित हाइड्रोजनको मूल्य करिब ५ डलर छ। यस मुद्दालाई सम्बोधन गर्न भारतजस्ता देशहरूले '१–१–१' भनिने महत्त्वाकांक्षी लक्ष्य लिएका छन्। 

यस पहलले एक दशकभित्र एक किलोग्राम हरित हाइड्रोजन एक डलरमा उत्पादन गर्ने लक्ष्य राखेको छ र यसको अन्तिम उद्देश्य हाइड्रोजनको लागतलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउनु हो। जेहोस्, यो लक्ष्य विश्वभरि प्रविधिको द्रुत विकासलाई ध्यानमा राखेर प्राप्त गर्न सकिने देखिन्छ।

नेपालको सम्भाव्यता
जीएच ल्याबका अनुसार हाइड्रोजन गाडी ईभीभन्दा धेरै प्रभावकारी हुन्छ। फ्युल सेलले मागअनुसार बिजुली उत्पादन गर्न सक्ने भएकाले कारमा ठूला र भारी ब्याट्री राख्नुपर्दैन। यसबाट थप यात्रु र भण्डारणको लागि ठाउँ खाली हुन्छ।

हाइड्रोजनले लिथियम ब्याट्रीको तुलनामा उच्च ऊर्जा घनत्व दिने दाबी गरिन्छ। एक किलोग्राम हाइड्रोजनमा १५० गुणा बढी ऊर्जा र एक किलोग्राम पेट्रोलियमको लगभग तीन गुणा दक्षता हुन्छ। उदाहरणका लागि हुन्डाई नेक्सोमा तीन ट्यांकहरू छन् जसमा कुल ६ किलोग्राम हाइड्रोजन अटाउँछ। यो ९०० किलोग्राम ब्याट्री बराबर ऊर्जाको मात्रा हो। निर्माण, भण्डारण, ढुवानी र बिजुलीमा रूपान्तरणको क्रममा यसले ७० प्रतिशत दक्षता गुमाए पनि हाइड्रोजनले आफ्नो उल्लेखनीय ऊर्जा घनत्वमार्फत यो कमीको क्षतिपूर्ति गर्छ।

इन्धन भर्ने मामिलामा पनि हाइड्रोजन कारहरू उत्कृष्ट हुन्छन्। साधारणत: यस्ता सवारीसाधनको ट्यांक औसत पाँच मिनेटभन्दा कममा पुन:भरण गर्न सकिन्छ। अर्कोतर्फ विद्युतीय गाडी रिचार्ज गर्न घटिमा एक घण्टा लाग्छ। इन्धन भर्ने अवधिमा देखिएको यस्तो फरक चाहे ट्रक चालक हुन् वा नियमित प्रयोगकर्ताहरू– दुवैले समय बचत गरेर फाइदा लिन सक्छन्। 

लिथियम ब्याट्रीको भारी तौल र कम रेन्जका कारण विद्युतीय मोडल लामो दूरीको ट्रक, कार्गो जहाजहरू र ठूला हवाइजहाजहरूको लागि उपयुक्त हुँदैन। यदि कार्बन तटस्थता नै मुख्य लक्ष्य हो भने, हामीसँग अहिले हाइड्रोजनवाला सवारीसाधन प्रयोग गर्नुको विकल्प छैन।

काठमाडौँ विश्वविद्यालयले हाइड्रोजनको प्रयोगलाई यातायातमा मात्र सीमित गरेको छैन। यो प्रविधि उद्योग–कारखानाहरू पुन: विद्युतीकरण र डिजेल जेनेरेटरहरूको विस्थापन, स्टिल र खनिज खानी तथा कृषि मलहरूको लागि अमोनिया उत्पादनलगायत क्षेत्रका लागि उतिकै महत्वपूर्ण छ। यद्यपि यो प्रविधि अत्यन्त महँगो हुनसक्ने भएकाले आवश्यक परिमार्जनसँगै सरकारी अनुदान आवश्यक छ।

अन्त्यमा, हाइड्रोजन गाडीहरूले पेट्रोलियम र विद्युतीय सवारीलाई निकट भविष्यमै प्रतिस्थापन गरिहाल्ने स्थिति भने छैन। हाइड्रोजन ऊर्जाका आफ्नै फाइदा र बेफाइदाहरू छन् जसले यसलाई केही क्षेत्रमा उपयोगी बनाउँछ, जस्तो व्यक्तिगत प्रयोगका सवारी साधनहरूमा यसको त्यति प्रभाव देखिँदैन। यद्यपि हल्का हाइड्रोजन ट्यांकी र समय–लागतका कारण इन्धन–सेललाई दिगो विकल्प मान्न सकिन्छ। भविष्यमा हाइड्रोजन ऊर्जाका सबै फाइदाका उपभोग सुनिश्चित गराउन कार्बनमुक्त हरित हाइड्रोजन उत्पादन र इन्धन भर्ने स्टेसनहरूको निर्माणमा महत्त्वपूर्ण लगानी भने आवश्यक छ।