वैज्ञानिकों ने पानी और सूरज की रोशनी से ईंधन बनाने वाली क्रांतिकारी विधि खोजी है – लेकिन यह अभी तक समाप्त नहीं हुई है
जापान में वैज्ञानिकों ने एक नए प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट रिएक्टर का प्रदर्शन किया है जो सूरज की रोशनी और पानी से नवीकरणीय हाइड्रोजन ईंधन का उत्पादन कर सकता है।
नया 1,076-वर्ग-फुट (100 वर्ग मीटर) रिएक्टर पानी के अणुओं में पाए जाने वाले ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं को अलग करने के लिए फोटोकैटलिटिक शीट का उपयोग करता है, इस प्रकार हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में उपयोग करने के लिए दूर ले जाता है।
जबकि प्रौद्योगिकी अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, शोध के पीछे के वैज्ञानिकों का कहना है कि, यदि अधिक कुशल फोटोकैटलिस्ट विकसित किए जा सकते हैं, तो उनकी सफलता विभिन्न ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए सस्ते, टिकाऊ हाइड्रोजन ईंधन के उत्पादन को सक्षम कर सकती है। उन्होंने अपने निष्कर्ष 2 दिसंबर को जर्नल में प्रकाशित किए विज्ञान में सीमांत.
वरिष्ठ लेखक ने कहा, “फोटोकैटलिस्ट का उपयोग करके सूर्य के प्रकाश से पानी को विभाजित करना सौर-से-रासायनिक ऊर्जा रूपांतरण और भंडारण के लिए एक आदर्श तकनीक है, और फोटोकैटलिटिक सामग्रियों और प्रणालियों में हाल के विकास इसके साकार होने की उम्मीद जगाते हैं।” कज़ुनारी डोमेनजापान में शिंशु विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर, एक बयान में कहा. “हालांकि, कई चुनौतियाँ अभी भी बनी हुई हैं।”
प्रकाश के संपर्क में आने पर, फोटोकैटलिस्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देते हैं जो पानी के अणुओं को उनके घटक भागों में तोड़ देते हैं। हालाँकि, अधिकांश मौजूदा “वन-स्टेप” उत्प्रेरक – जो पानी को एक बार में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित करते हैं – बेहद अक्षम हैं, जिससे अधिकांश हाइड्रोजन ईंधन को प्राकृतिक गैस, एक जीवाश्म ईंधन का उपयोग करके परिष्कृत किया जाता है।
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इस गतिरोध को दूर करने का रास्ता खोजने के लिए, नए अध्ययन के पीछे के शोधकर्ताओं ने एक फोटोकैटलिस्ट की जांच की जो अधिक परिष्कृत दो-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग करता है, जिसमें एक चरण ऑक्सीजन को अलग करता है और अगले चरण में हाइड्रोजन को हटाता है।
इस प्रक्रिया के लिए एक फोटोकैटलिस्ट बनाने से वैज्ञानिकों को अपना प्रोटोटाइप रिएक्टर बनाने में मदद मिली, जो तीन साल तक चला और प्रयोगशाला में उपयोग की जाने वाली पराबैंगनी प्रकाश की तुलना में वास्तविक सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके और भी बेहतर काम किया।
“हमारे सिस्टम में, एक पराबैंगनी-उत्तरदायी फोटोकैटलिस्ट का उपयोग करके, प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश के तहत सौर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता लगभग डेढ़ गुना अधिक थी,” पहले लेखक ताकाशी हिसाटोमीशिंशु विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता ने बयान में कहा। “सिम्युलेटेड मानक सूर्य का प्रकाश थोड़े उच्च अक्षांश क्षेत्र से एक स्पेक्ट्रम का उपयोग करता है। ऐसे क्षेत्र में जहां प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश में सिम्युलेटेड संदर्भ सूर्य के प्रकाश की तुलना में अधिक लघु-तरंग दैर्ध्य घटक होते हैं, सौर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता अधिक हो सकती है।”
इन आशाजनक लाभों के बावजूद, व्यावसायिक उपयोग के लिए प्रतिक्रिया की दक्षता अभी भी बहुत कम है।
हिसाटोमी ने कहा, “वर्तमान में, अनुरूपित मानक सूरज की रोशनी के तहत दक्षता 1% है, और यह प्राकृतिक सूरज की रोशनी के तहत 5% दक्षता तक नहीं पहुंच पाएगी।”
दक्षता बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण प्रगति करने के लिए, वैज्ञानिकों ने दूसरों से बेहतर फोटोकैटलिस्ट और बड़े रिएक्टर बनाने का आह्वान किया है। सुरक्षा पर काम भी महत्वपूर्ण होगा: हाइड्रोजन ईंधन शोधन से विस्फोटक उपोत्पाद ऑक्सीहाइड्रोजन भी उत्पन्न होता है, जिसे दो-चरणीय प्रक्रिया में सुरक्षित रूप से निपटाया जा सकता है।
डोमेन ने कहा, “विकसित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण पहलू फोटोकैटलिस्ट द्वारा सौर-से-रासायनिक ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता है।” “यदि इसे व्यावहारिक स्तर पर सुधारा जाता है, तो कई शोधकर्ता बड़े पैमाने पर उत्पादन तकनीक और गैस पृथक्करण प्रक्रियाओं के विकास के साथ-साथ बड़े पैमाने पर संयंत्र निर्माण पर गंभीरता से काम करेंगे। इससे नीति निर्माताओं सहित कई लोगों के सोचने के तरीके में भी बदलाव आएगा।” सौर ऊर्जा रूपांतरण, और सौर ईंधन से संबंधित बुनियादी ढांचे, कानूनों और विनियमों के विकास में तेजी लाना।”
