पानी से हाईड्रोजन उत्पादन की नई तकनीक सस्ती

• लागत कम करना ही इसका एक मकसद था

• स्वच्छ ऊर्जा से प्रदूषण भी शून्य हो जाएगा

• दुनिया की अर्थव्यवस्था को भी बहुत लाभ

राष्ट्रीय खबर

रांचीः पूरी दुनिया में ऊर्जा की मांग बढ़ती ही जा रही है। इसी ऊर्जा उत्पादन के लिए जिन विधियों का इस्तेमाल हो रहे हैं, वे दुनिया में प्रदूषण फैला रहे हैं, जिसके खतरे साफ साफ नजर आ रहे हैं। इसके बीच ही अब पानी से स्वच्छ ऊर्जा निकालने की दिशा में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। यूं तो हम सभी जानते हैं कि पानी की आणविक संरचना में हाईड्रोजन शामिल होता है।

लेकिन अब तक इस हाईड्रोजन को पानी से अलग करना कोई आसान अथवा सस्ता काम नहीं था। इस चुनौती को पूरा किया है अमेरिका के कुछ वैज्ञानिकों ने जलवायु परिवर्तन से निपटने की खोज के हिस्से के रूप में, वैज्ञानिक जीवाश्म ईंधन को बदलने के लिए पानी से स्वच्छ हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए कम लागत वाली विधियों की तलाश कर रहे हैं।

हाइड्रोजन भी कई औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए एक महत्वपूर्ण रसायन है, विशेष रूप से इस्पात बनाने और अमोनिया उत्पादन में। उन उद्योगों में स्वच्छ हाइड्रोजन का उपयोग अत्यधिक वांछनीय है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) के आर्गन नेशनल लेबोरेटरी के नेतृत्व में एक बहु-संस्थागत टीम ने एक प्रक्रिया के लिए एक कम लागत वाला उत्प्रेरक विकसित किया है जो पानी से स्वच्छ हाइड्रोजन पैदा करता है।

अन्य योगदानकर्ताओं में डीओई की सैंडिया नेशनल लेबोरेटरीज और लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के साथ-साथ जिनर इंक शामिल हैं। आर्गन के वरिष्ठ रसायनज्ञ डी-जिया लियू ने कहा, इलेक्ट्रोलिसिस नामक एक प्रक्रिया पानी से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उत्पादन करती है और लगभग एक सदी से अधिक समय से है।

प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पीईएम) इलेक्ट्रोलाइज़र इस प्रक्रिया के लिए नई पीढ़ी की तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हैं। वे कमरे के तापमान के पास उच्च दक्षता के साथ पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित कर सकते हैं। कम ऊर्जा की मांग उन्हें सौर और पवन जैसे नवीकरणीय लेकिन आंतरायिक स्रोतों का उपयोग करके स्वच्छ हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है। यह इलेक्ट्रोलाइज़र अपने प्रत्येक इलेक्ट्रोड (कैथोड और एनोड) के लिए अलग उत्प्रेरक के साथ चलता है।

कैथोड उत्प्रेरक हाइड्रोजन उत्पन्न करता है, जबकि एनोड उत्प्रेरक ऑक्सीजन बनाता है। एक समस्या यह है कि एनोड उत्प्रेरक इरिडियम का उपयोग करता है, जिसका वर्तमान बाजार मूल्य लगभग 5,000 डॉलर प्रति औंस है। आपूर्ति की कमी और इरिडियम की उच्च लागत पीईएम इलेक्ट्रोलाइज़र को व्यापक रूप से अपनाने के लिए एक प्रमुख बाधा उत्पन्न करती है।

इस नए उत्प्रेरक में मुख्य घटक कोबाल्ट है, जो इरिडियम से काफी सस्ता है। लिउ ने कहा, हमने पीईएम इलेक्ट्रोलाइजर में कम लागत वाला एनोड उत्प्रेरक विकसित करने की मांग की है जो न्यूनतम ऊर्जा खपत करते हुए उच्च थ्रूपुट पर हाइड्रोजन उत्पन्न करता है।” “हमारी पद्धति द्वारा तैयार कोबाल्ट-आधारित उत्प्रेरक का उपयोग करके, एक इलेक्ट्रोलाइज़र में स्वच्छ हाइड्रोजन के उत्पादन की लागत की मुख्य अड़चन को दूर किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोलाइजर और फ्यूल सेल के व्यावसायीकरण की दिशा में काम करने वाली एक प्रमुख शोध एवं विकास कंपनी, गेनेर इंक. ने औद्योगिक परिचालन स्थितियों के तहत अपने पीईएम इलेक्ट्रोलाइजर परीक्षण स्टेशनों का उपयोग करते हुए नए उत्प्रेरक का मूल्यांकन किया। प्रदर्शन और स्थायित्व प्रतियोगियों के उत्प्रेरकों से कहीं अधिक है।

उत्प्रेरक के प्रदर्शन को और आगे बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रोलाइजर परिचालन स्थितियों के तहत परमाणु पैमाने पर प्रतिक्रिया तंत्र को समझना महत्वपूर्ण है। टीम ने उन्नत फोटॉन स्रोत में एक्स-रे विश्लेषण का उपयोग करके उत्प्रेरक में होने वाले महत्वपूर्ण संरचनात्मक परिवर्तनों को समझा। वेन ने कहा, हमने तैयारी के विभिन्न चरणों में नए उत्प्रेरक की सतह पर परमाणु संरचना की नकल की।

टीम की उपलब्धि डीओई की हाइड्रोजन एनर्जी अर्थशॉट पहल में एक कदम आगे है, जो 1960 के अमेरिकी अंतरिक्ष कार्यक्रम के मून शॉट की नकल करती है। इसका महत्वाकांक्षी लक्ष्य एक दशक में हरित हाइड्रोजन उत्पादन की लागत को एक डॉलर प्रति किलोग्राम तक कम करना है। उस कीमत पर हरित हाइड्रोजन का उत्पादन देश की अर्थव्यवस्था को नयी आकृति प्रदान कर सकता है।

अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रिक ग्रिड, विनिर्माण, परिवहन और आवासीय और वाणिज्यिक हीटिंग शामिल हैं। लियू ने कहा, अधिक आम तौर पर, हमारे परिणाम महंगी कीमती धातुओं से बने उत्प्रेरकों को ऐसे तत्वों से बदलने में एक आशाजनक मार्ग स्थापित करते हैं जो बहुत कम खर्चीले और अधिक प्रचुर मात्रा में हैं।