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वैज्ञानिकों की खोज, नमकीन और प्रदूषित पानी से पैदा होगी हाइड्रोजन

वैज्ञानिकों ने हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए एक नई 2-डी सामग्री विकसित की है, जो वैकल्पिक ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है

By Dayanidhi

On: Wednesday 22 July 2020
 
Photo: Flickr
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मोटर वाहन ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के विकास ने दुनिया भर में प्रगति की है। जापान, अमेरिका, दक्षिण कोरिया, चीन और जर्मनी में पहले से ही हाइड्रोजन-ईंधन वाली कारों और बसों का उपयोग किया जा रहा है।

भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (इसरो) और इंडियन ऑयल (आईओसी) के सहयोग से टाटा मोटर्स द्वारा भारत में हाइड्रोजन ईंधन सेल बस लॉन्च की गई है। इसके अलावा, हुंडई भी 2021 तक भारत में अपनी पहली ईंधन सेल एसयूवी लॉन्च करना चाहता है। इसके लिए दिल्ली-एनसीआर क्षेत्र में आवश्यक बुनियादी ढांचे के निर्माण की योजना है।

वैज्ञानिकों ने हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए एक नई 2-डी सामग्री विकसित की है, जो वैकल्पिक ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है।

यह मुमकिन कर दिखाया है जर्मनी के टॉम्स्क पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय, रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, प्राग और जेन इवैंजेलिस्ता पुर्किनी विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की टीमों ने। यह सामग्री कुशलता से सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने से नमकीन, और प्रदूषित पानी से हाइड्रोजन के अणु उत्पन्न करती है। यह शोध एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेसेस में प्रकाशित हुआ है।

हाइड्रोजन ऊर्जा का एक वैकल्पिक स्रोत है। इस प्रकार, हाइड्रोजन पर शोध का विकास दुनिया भर में ऊर्जा चुनौती का समाधान बन सकता है। हालांकि इस प्रक्रिया में बहुत सारी समस्याएं हैं जिन्हें हल करना अभी बाकी है। विशेष रूप से, वैज्ञानिक अभी भी हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए कुशल और पर्यावरणीय तरीकों की खोज कर रहे हैं। मुख्य तरीकों में से एक सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने से पानी का विघटन करना है। 

टीपीयू रिसर्च स्कूल ऑफ केमिस्ट्री एंड एप्लाइड बायोमेडिकल साइंसेज के शोधकर्ता ओल्गा गुसेलनिकोवा कहते है हमारे ग्रह पर बहुत सारा पानी है, लेकिन कुछ ही तरीके है जो नमकीन या प्रदूषित पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, कुछ इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम का उपयोग करते हैं, जो पूरे सूर्य के प्रकाश का 43% है।

कैसे बनाई गई 2-डी सामग्री

विकसित की गई सामग्री 1-माइक्रोमीटर मोटाई की है, इसकी संरचना तीन-परतों से बनी है। निचली परत सोने की एक पतली फिल्म है, दूसरी 10-नैनोमीटर प्लैटिनम से बनी है, और तीसरी क्रोमियम यौगिकों और कार्बनिक अणुओं के धातु-कार्बनिक फ्रेमवर्क की फिल्म है।

कैसे होता है हाइड्रोजन प्राप्त

प्रयोगों के दौरान, हाइड्रोजन की मात्रा निर्धारित करने के लिए अलग-अलग समय पर गैस के नमूने लेने के लिए सामग्री में पानी डाला गया और कंटेनर को सील कर दिया। इन्फ्रारेड लाइट ने कंटेनर की सतह पर प्लासोन प्रतिध्वनि की उत्तेजना पैदा की। स्वर्ण फिल्म पर उत्पन्न गर्म इलेक्ट्रॉन प्लैटिनम परत में स्थानांतरित हो गए।

इन इलेक्ट्रॉनों ने कार्बनिक परत के साथ संपर्क होने पर प्रोटॉन की कटौती शुरू की। गुसेलनिकोवा बताते हैं यदि धातु-कार्बनिक ढांचे के उत्प्रेरक केंद्रों तक इलेक्ट्रॉन पहुंचते हैं, तो बाद वाले का उपयोग प्रोटॉन को कम करने और हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

प्रयोगों में देखा गया कि 100 वर्ग सेंटीमीटर सामग्री एक घंटे में 0.5 लीटर हाइड्रोजन उत्पन्न कर सकती है। यह 2-डी सामग्रियों के लिए दर्ज अधिकतम दरों में से एक है।

इस मामले में, धातु-कार्बनिक फ्रेम एक फिल्टर के रूप में काम करता है। यह अशुद्धियों को फ़िल्टर करता है और धातु की परत को अशुद्धियों के बिना पहले से ही शुद्ध पानी से गुजरता है। पृथ्वी पर बहुत अधिक पानी है, इसकी अधिकतम मात्रा में या तो नमक है, या यह प्रदूषित है। शोधकर्ताओं ने कहा हमें इस तरह के पानी के साथ काम करने के लिए तैयार रहना चाहिए।

गुसेलनिकोवा कहते है कि सुधार के बाद, यह सामग्री सूर्य के प्रकाश के वर्णक्रमीय (स्पेक्ट्रल) मात्रा के 93% के साथ काम करती है, जिससे और अधिक हाइड्रोजन प्राप्त होगी जो भविष्य की ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करेगी।