समुद्री जल से हाइड्रोजन उत्पादन की विधि तैयार

ऊर्जा संकट दूर करने की दिशा में वैज्ञानिकों की नई पहल

• मीठे पानी की विधि पूर्व विकसित थी

• इस विधि में सीधे खारा पानी लगता है

• इलेक्ट्रोड के जरिए यह काम किया जाता है

राष्ट्रीय खबर

रांचीः पूरी दुनिया में ऊर्जा का संकट दिनोंदिन बढ़ रहा है। दरअसल ऊर्जा की मांग जैसे जैसे बढ़ रही है वैसे वैसे इस बिजली के उत्पादन की वजह से प्रदूषण भी बढ़ रहा है। इस संकट के बीच ही एक नई विधि विकसित करने की जानकारी आयी है। इस विधि में समुद्री जल से हाइड्रोजन उत्पादन के लिए अत्यधिक टिकाऊ, गैर-उत्कृष्ट धातु इलेक्ट्रोड विकसित किया गया है। वैसे तो जल से हाइड्रोजन निकालने की विधि पहले ही बन गयी थी लेकिन मीठे जल के स्रोत भी कम हो रहे हैं। ऐसे में प्रचुर मात्रा में मौजूद समुद्री जल से हाइड्रोजन निकालना एक बेहतर और किफायती तरीका साबित हो सकता है।

समुद्री जल इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एनोड प्रतिक्रिया पानी से ऑक्सीजन, क्लोरीन गैस और क्लोराइड आयनों से हाइपोक्लोरस एसिड उत्पन्न करती है। प्लैटिनम ऑक्साइड, रूथेनियम ऑक्साइड और इरिडियम ऑक्साइड जैसे कीमती धातु इलेक्ट्रोड, जो क्लोरीन से अप्रभावित होते हैं, व्यापक रूप से एनोड इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किए जाते हैं। यद्यपि कीमती धातुएँ व्यापक समुद्री जल इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में अवांछनीय हैं, गैर-उत्कृष्ट धातुएँ, जो क्लोराइड आयनों के साथ अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होती हैं, टिकाऊ एनोड के लिए नियोजित नहीं की जा सकती हैं।

अनुसंधान समूह ने नौ गैर-महान धातु तत्वों से बना एक बहु-मौलिक मिश्र धातु इलेक्ट्रोड विकसित किया और एक त्वरित गिरावट परीक्षण किया, जिसमें बिजली की आपूर्ति को चालू और बंद करना शामिल था, जो मुख्य रूप से जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रणाली के संचालन के दौरान गिरावट का कारण बना। परिणाम सौर ऊर्जा द्वारा संचालित होने पर एक दशक से अधिक समय तक निरंतर एनोड प्रदर्शन का सुझाव देते हैं।

इस मिश्र धातु से बने एनोड को इरिडियम ऑक्साइड जैसी कीमती धातु की तुलना में उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। हालाँकि, यह एनोड ताजे पानी का उपयोग किए बिना सीधे समुद्री जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रदान करता है। इस नवाचार से ताजे पानी की उपलब्धता के कारण भौगोलिक प्रतिबंधों को पार करने की उम्मीद है, जिससे तटीय रेगिस्तानी क्षेत्रों जैसे नवीकरणीय ऊर्जा से प्रचुर क्षेत्रों में हाइड्रोजन उत्पादन को बढ़ावा मिलेगा।

इससे पहले मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग विभाग और ग्रेजुएट इंस्टीट्यूट ऑफ फेरस एंड इको मैटेरियल्स टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर योंग-ताए किम और पोहांग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग विभाग के डॉक्टरेट छात्र क्यू-सु किम ने एक शोध परियोजना पर सहयोग किया जो जल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए उत्प्रेरक के भविष्य के विकास के लिए एक आशाजनक दिशा प्रदान करता है। उनके अध्ययन ने काफी अकादमिक ध्यान आकर्षित किया है और रसायन विज्ञान के क्षेत्र में एक अंतरराष्ट्रीय पत्रिका एसीएस कैटालिसिस में कवर लेख के रूप में प्रदर्शित किया गया था।

जल इलेक्ट्रोलिसिस, पानी के प्रचुर संसाधन से हाइड्रोजन का उत्पादन करने की एक विधि, एक पर्यावरण अनुकूल तकनीक के रूप में उभरती है जो कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन नहीं करती है। हालाँकि, इरिडियम (आईआर) जैसे कीमती धातु उत्प्रेरक पर निर्भरता के कारण इस प्रक्रिया को सीमाओं का सामना करना पड़ता है, जो इसे आर्थिक रूप से अक्षम्य बनाता है। शोधकर्ता इस चुनौती से निपटने के लिए धातु मिश्र धातुओं के रूप में उत्प्रेरक के विकास की सक्रिय रूप से खोज कर रहे हैं।

प्रारंभ में, अनुसंधान दल ने इरिडियम और रूथेनियम दोनों का उपयोग करके उत्प्रेरक विकसित किए। इन धातुओं के संयोजन से, उन्होंने प्रत्येक के उत्कृष्ट गुणों को सफलतापूर्वक संरक्षित किया, जिसके परिणामस्वरूप उत्प्रेरक बने जिन्होंने गतिविधि और स्थिरता दोनों में सुधार प्रदर्शित किया।

ऑस्मियम को शामिल करने वाले उत्प्रेरकों ने नैनोस्ट्रक्चर निर्माण के माध्यम से प्राप्त विस्तारित इलेक्ट्रोकेमिकल सक्रिय सतह क्षेत्र के कारण उच्च गतिविधि प्रदर्शित की। इन उत्प्रेरकों ने इरिडियम और रूथेनियम के लाभकारी गुणों को बरकरार रखा।

इसके बाद, टीम ने तीनों धातुओं को शामिल करने के लिए अपने प्रयोग का विस्तार किया। परिणामों में गतिविधि में मध्यम वृद्धि देखी गई, लेकिन ऑस्मियम के विघटन का हानिकारक प्रभाव पड़ा, जिससे इरिडियम और रूथेनियम की संरचनात्मक अखंडता से काफी समझौता हुआ। इस श्रृंखला में, नैनोसंरचनाओं के एकत्रीकरण और क्षरण में तेजी आई, जिससे उत्प्रेरक प्रदर्शन के संतुलन में गिरावट आई।

इन निष्कर्षों के आधार पर, अनुसंधान टीम ने आगे उत्प्रेरक अनुसंधान के लिए कई रास्ते प्रस्तावित किए हैं। सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण, वे एक ऐसे मीट्रिक की आवश्यकता पर बल देते हैं जो एक साथ गतिविधि और स्थिरता दोनों का मूल्यांकन कर सके।

शोध का नेतृत्व करने वाले प्रोफेसर योंग-ताए किम ने टिप्पणी की, “यह शोध हमारी यात्रा की शुरुआत का प्रतीक है, निष्कर्ष का नहीं।” उन्होंने अपना दृष्टिकोण साझा करते हुए कहा, हम इस शोध से प्राप्त अंतर्दृष्टि के आधार पर कुशल जल इलेक्ट्रोलिसिस उत्प्रेरक के निरंतर विकास के लिए समर्पित हैं।