वैज्ञानिकों ने एक मापनयोग्य अगली पीढ़ी का उपकरण विकसित किया है जो केवल सौर ऊर्जा के इस्तेमाल से पानी के अणुओं के विभाजन द्वारा हरित हाइड्रोजन का उत्पादन करता है।

ज्ञात सबसे स्वच्छ ईंधनों में से ग्रीन हाइड्रोजन एक है, जो उद्योगों को कार्बन उत्सर्जन से मुक्त करने, वाहनों को चलाने और अक्षय ऊर्जा को संग्रहीत करने में सक्षम है। किंतु, अब तक, मापनयोग्य और किफायती उत्पादन विधियां पहुंच से दूर बनी हुई थीं।

इस दिशा में एक ऊंची छलांग लगाते हुए, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के एक स्वायत्त संस्थान, सेंटर फॉर नैनो एंड सॉफ्ट मैटर साइंसेज (सीईएनएस), बेंगलुरु के वैज्ञानिकों ने एक अगली पीढ़ी का उपकरण विकसित किया है, जो जीवाश्म ईंधन या महंगे संसाधनों पर निर्भर किए बिना, केवल सौर ऊर्जा और पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में मौजूद सामग्रियों का उपयोग करके पानी के अणुओं के विभाजन द्वारा हरित हाइड्रोजन का उत्पादन करता है।

डॉ. आशुतोष के. सिंह के नेतृत्व में, अनुसंधान दल ने एक अत्याधुनिक सिलिकॉन-आधारित फोटोएनोड को एक अभिनव एन-आई-पी हेटेरोजंक्शन आर्किटेक्चर का उपयोग करके डिजाइन किया, जिसमें स्टैक्ड एन-टाइप टीआईओ2, आंतरिक (अनडॉप्ड) एसआई, और पी-टाइप एनआईओ सेमीकंडक्टर परतें शामिल हैं, जो चार्ज पृथक्करण और परिवहन दक्षता को बढ़ाने के लिए एक साथ काम करते हैं। सामग्री को मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग का उपयोग करके जमा किया गया था, जो एक मापनयोग्य और उद्योग के लिए तैयार तकनीक है। यह सटीकता और दक्षता भी सुनिश्चित करती है। इस विचारशील इंजीनियरिंग दृष्टिकोण ने बेहतर प्रकाश अवशोषण, तेज चार्ज वाले परिवहन और रिकांबिनेशन के मामले में कम हानि को सक्षम बनाया है, जो कुशल सौर-से-हाइड्रोजन रूपांतरण के लिए महत्वपूर्ण हैं।

यह केवल एक प्रयोगशाला में मिली सफलता से कहीं अधिक है। डिवाइस ने 600 एमवी का एक उत्कृष्ट सतह फोटोवोल्टेज और लगभग 0.11 वीआरएचई की कम शुरुआती क्षमता हासिल की, जिससे यह सौर ऊर्जा के तहत हाइड्रोजन उत्पन्न करने में अत्यधिक प्रभावी हो गया। इससे भी अधिक प्रभावशाली बात यह है कि इसने असाधारण दीर्घकालिक स्थिरता का प्रदर्शन किया, क्षारीय परिस्थितियों में 10 घंटे से अधिक समय तक लगातार काम किया और केवल 4 प्रतिशत प्रदर्शन में गिरावट आई, जो कि एसआई-आधारित फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम में एक दुर्लभ उपलब्धि है।

यह नया उपकरण कई कारणों से आकर्षक है, जिसमें उच्च दक्षता, कम ऊर्जा इनपुट, मजबूत स्थायित्व और किफायती सामग्री शामिल हैं, ये सभी एक पैकेज में हैं। इसने बड़े पैमाने पर सफल प्रदर्शन भी दिखाया, जिसमें 25 सेंटीमीटर के वर्गाकार फोटोएनोड ने बेहतरीन सौर जल-विभाजन से जुड़े परिणाम दिए।

चित्र: एन-आई-पी हेटेरोजंक्शन फोटोएनोड का योजनाबद्ध चित्रण, जो कुशल सौर जल विभाजन के लिए चार्ज ट्रांसफर पथ दिखाता है। इनसेट इमेज में बड़े क्षेत्र के फोटोएनोड (25 सेमी वर्गाकार) को सौर ऊर्जा के तहत हाइड्रोजन उत्पन्न करते हुए और इसकी सतह फोटोवोल्टेज प्रतिक्रिया को मजबूत फोटो-इलेक्ट्रोकैटेलिटिक गतिविधि और मापनीयता को प्रदर्शित करते हुए दिखाया गया है।

डॉ. सिंह ने कहा, "स्मार्ट सामग्रियों का चयन करके और उन्हें एक हेटेरोस्ट्रक्चर में संयोजित करके, हमने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो न केवल प्रदर्शन को बढ़ाता है बल्कि बड़े पैमाने पर उत्पादित भी किया जा सकता है।" उन्होंने कहा, "यह हमें किफायती, बड़े पैमाने पर सौर-से-हाइड्रोजन ऊर्जा प्रणालियों के एक कदम और करीब ले आता है।"

यह कार्य रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री द्वारा प्रकाशित जर्नल ऑफ मैटेरियल्स केमिस्ट्री ए में प्रकाशित हुआ है, और अनुसंधानकर्ताओं का मानना ​​है कि यह सिर्फ शुरुआत है। आगामी विकास के साथ, यह प्रौद्योगिकी घरों से लेकर कारखानों तक, हाइड्रोजन-आधारित ऊर्जा प्रणालियों को ईंधन दे सकती है, जो पूरी तरह सूर्य द्वारा संचालित हैं।

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(Release ID: 2138121)