सारांश-
- शोधकर्ताओं ने स्वच्छ ऊर्जा के रूप में हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए जल-विभाजन समीकरण के आधे हिस्से को हल करने का एक कम लागत वाला तरीका खोजा है। वह यह है कि - "पानी से ऑक्सीजन अणुओं को कुशलतापूर्वक विभाजित करने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करना।"
Research on Green energy of Hydrogen
ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पानी से ऑक्सीजन अणुओं को कुशलतापूर्वक विभाजित करने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके समस्या के आधे हिस्से को हल करने का एक कम लागत वाला तरीका खोजा है। हाल ही में Nature 'Communications' में प्रकाशित खोज, हमारे energy infrastructures के एक महत्वपूर्ण हिस्से के रूप में हाइड्रोजन को अधिक से अधिक अपनाने की दिशा में एक कदम आगे का प्रतिनिधित्व करती है।
1970 के दशक की शुरुआत में, शोधकर्ता हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करने की संभावना की जांच कर रहे थे।
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| Image credit: istockphoto |
Cockrell School's के इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर Edward Yu ने कहा, "आपको ऐसी सामग्री की आवश्यकता है जो सूरज की रोशनी को अवशोषित करने में अच्छी हो और साथ ही, जल-विभाजन प्रतिक्रियाओं के दौरान खराब न हो।" "यह पता चलता है कि ऐसी सामग्री जो सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने में अच्छी होती है, वह जल-विभाजन प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक परिस्थितियों में अस्थिर होती है, जबकि जो सामग्री स्थिर होती है वे सूर्य के प्रकाश के खराब अवशोषक होते हैं। ये परस्पर विरोधी आवश्यकताएं आपको एक अटल समन्वय की ओर ले जाती हैं। , लेकिन कई सामग्रियों के संयोजन से - एक जो कुशलतापूर्वक सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है, जैसे कि - सिलिकॉन, और दूसरा जो अच्छी स्थिरता प्रदान करता है. जैसे कि- सिलिकॉन डाइऑक्साइड - एक ही उपकरण में, इस समस्या को हल किया जा सकता है।"
हालांकि, यह एक और चुनौती पैदा करता है - सिलिकॉन में सूर्य के प्रकाश के अवशोषण द्वारा बनाए गए इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत में आसानी से स्थानांतरित करने में सक्षम होना चाहिए। इसके लिए आमतौर पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड की परत कुछ नैनोमीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए, जो सिलिकॉन अवशोषक को क्षरण से बचाने में इसकी प्रभावशीलता को कम कर देता है।
इस सफलता की कुंजी एक मोटी सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत के माध्यम से विद्युत प्रवाहकीय पथ बनाने की एक विधि के माध्यम से आई है जिसे कम लागत पर किया जा सकता है और उच्च विनिर्माण मात्रा में बढ़ाया जा सकता है। वहां पहुंचने के लिए, यू और उनकी टीम ने पहले सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक चिप्स के निर्माण में तैनात एक तकनीक का इस्तेमाल किया। एल्यूमीनियम की एक पतली फिल्म के साथ सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत को कोटिंग करके और फिर पूरी संरचना को गर्म करके, एल्यूमीनियम के नैनोस्केल "स्पाइक्स" की सरणियाँ जो पूरी तरह से सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत को पाटती हैं, बनती हैं। फिर इन्हें आसानी से निकल या अन्य सामग्रियों से बदला जा सकता है जो जल-विभाजन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में मदद करते हैं।
जब सूर्य के प्रकाश से रोशन किया जाता है, तो उपकरण एक अलग इलेक्ट्रोड पर हाइड्रोजन उत्पन्न करते हुए ऑक्सीजन अणुओं को बनाने के लिए पानी को कुशलतापूर्वक ऑक्सीकरण कर सकते हैं और विस्तारित संचालन के तहत उत्कृष्ट स्थिरता प्रदर्शित कर सकते हैं। चूंकि इन उपकरणों को बनाने के लिए नियोजित तकनीकों का उपयोग आमतौर पर अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण में किया जाता है, इसलिए उन्हें बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आसान होना चाहिए।
टीम ने प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के लिए एक अनंतिम पेटेंट आवेदन दायर किया है।
हाइड्रोजन उत्पन्न करने के तरीके में सुधार एक व्यवहार्य ईंधन स्रोत के रूप में उभरने की कुंजी है। अधिकांश हाइड्रोजन उत्पादन आज भाप और मीथेन को गर्म करने के माध्यम से होता है, लेकिन यह जीवाश्म ईंधन पर बहुत अधिक निर्भर करता है और कार्बन उत्सर्जन पैदा करता है।
"ग्रीन हाइड्रोजन" की ओर यह एक उच्च कदम है जो हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए अधिक पर्यावरण के अनुकूल तरीकों का उपयोग करता है। और जल-विभाजन प्रतिक्रिया को सरल बनाना उस प्रयास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
हाइड्रोजन में कुछ अद्वितीय गुणों के साथ एक महत्वपूर्ण नवीकरणीय संसाधन बनने की क्षमता है। महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रियाओं में इसकी पहले से ही एक प्रमुख भूमिका है, और यह मोटर वाहन उद्योग में दिखना शुरू हो रहा है। ईंधन सेल बैटरी लंबी दूरी के ट्रकिंग में आशाजनक दिखती हैं, और हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी ऊर्जा भंडारण के लिए एक वरदान हो सकती है, जब उनके लिए परिस्थितियाँ परिपक्व होने पर उत्पादित अतिरिक्त पवन और सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने की क्षमता होती है।
आगे बढ़ते हुए, टीम प्रतिक्रिया दर को बढ़ाकर जल-विभाजन के ऑक्सीजन हिस्से की दक्षता में सुधार करने के लिए काम करेगी। शोधकर्ताओं की अगली बड़ी चुनौती, समीकरण के दूसरे भाग पर आगे बढ़ना है।
Yu ने कहा:-""हम पहले प्रतिक्रिया के ऑक्सीजन पक्ष को संबोधित करने में सक्षम थे, जो कि अधिक चुनौतीपूर्ण हिस्सा है, लेकिन आपको पानी के अणुओं को पूरी तरह से विभाजित करने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन दोनों की क्रमागत प्रतिक्रियाओं को करने की आवश्यकता है, इसलिए हमारी अगली प्रतिक्रिया हाइड्रोजन के हिस्से के लिए उपकरण बनाने के लिए इन विचारों को लागू करने के लिए कदम है।"
इस शोध को यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन द्वारा इंजीनियरिंग के Materials Research Science and Engineering Centers (MRSEC) कार्यक्रम के लिए निदेशालय के माध्यम से वित्त पोषित किया गया था। यू ने UT Austin के छात्रों Soonil Lee और Alex De Palma के साथ चीन में Fudan University के प्रोफेसर Li Ji के साथ इस परियोजना पर काम किया।
- Article source:- University of Texas at Austin
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