वॉशिंगटन : हाल ही में वैज्ञानिकों ने प्रकाश संश्लेषण की सहायता से सौर उर्जा को हाइड्रोजन ईंधन में परिवर्तित करने में अभूतपूर्व सफलता हासिल की है. वैज्ञानिक इसे आगे बढ़ाने के लिए प्रकाश संश्लेषण की मशीनरी को शामिल करना चाहते हैं. शोधकर्ताओं ने 20 अगस्त को वर्चुअल मीटिंग के माध्यम से अमेरिकन केमिकल सोसाइटी (एसीएस) फॉल 2020 (American Chemical Society (ACS) fall 2020) में अपना परिणाम पेश किया. यह परिणाम विज्ञान विषयों की श्रृंखला पर 6,000 प्रस्तुतियां पेश करता है.
इजराइल प्रौद्योगिकी संस्थान में शोधकर्ताओं का एक समूह फोटोकैटलिस्ट डिजाइन कर रहा है, जो पानी को हाइड्रोजन ईंधन में बदल देगा.
अमीराव ने कहा कि जब हम अपने रॉड के आकार के नैनोकणों को पानी में डालकर उन पर रोशनी डालते हैं. इसके बाद वे सकारात्मक और नकारात्मक विद्युत आवेश उत्पन्न करते हैं.
अमीराव ने आगे कहा कि पानी के अणु टूटते हैं और निगेटिव चार्ज हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं. इसलिए पॉजिटिव चार्ज ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं. पॉजिटिव और नेगेटिव चार्ज को शामिल करते हुए दो प्रतिक्रियाएं एक साथ होनी चाहिए. सकारात्मक चार्ज का लाभ उठाए बिना, निर्दिष्ट हाइड्रोजन की आपूर्ति करने के लिए भेजा नहीं जा सकता है.
पॉजिटिव और नेगेटिव चार्ज, जो एक-दूसरे में रुचि रखते हैं और पुनर्संयोजन का प्रबंधन करते हैं. वे एक दूसरे से दूर हो जाते हैं, जिसकी वजह से ऊर्जा खो जाती है. इसलिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि चार्ज काफी अलग हैं.
शोधकर्ताओं की टीम ने अलग-अलग अर्धचालक, जिसमें धातु और धातु ऑक्साइड उत्प्रेरक शामिल हैं, के संयोजन में अद्वितीय हेटोस्ट्रोस्ट्रक्चर का निर्माण किया है. एक मॉडल प्रणाली का उपयोग करते हुए शोधकर्ताओं ने ऑक्सीकरण और अपचयन प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया और ईंधन उत्पादन का अनुकूलन करने के लिए हेट्रोस्ट्रक्चर को बदल दिया.
2016 में टीम ने एक गोलाकार कैडमियम-सेलेनाइड क्वांटम डॉट के साथ एक हेट्रोस्ट्रक्चर डिजाइन किया था, जो रॉड-आकार के सल्फाइड के टुकड़े के भीतर धंसा हुआ था.
एक प्लैटिनम धात्विक कण उपरी छोर पर स्थित था. कैडमियम-सेलेनाइड कण ने सकारात्मक चार्ज को आकर्षित करते हैं, जबकि ऊपरी छोर पर नकारात्मक चार्ज जमा होते हैं. एक फोटोकैटलिस्ट नैनोपार्टिकल प्रति घंटे हाइड्रोजन के 360,000 अणु उत्पन्न कर सकती है.
अमीराव ने कहा कि समूह ने ACS जर्नल नैनो लेटर्स के लिए अपने लीड प्रकाशित किए, इन प्रयोगों में उन्होंने केवल आधी प्रतिक्रिया (कमी) का अध्ययन किया. फोटोकैटलिटिक सिस्टम को ऑक्सीकरण और अपचयन प्रतिक्रियाओं दोनों के अनुरूप काम करता है. हम अभी तक सौर ऊर्जा को ईंधन में परिवर्तित नहीं कर रहे थे.
उन्होंने कहा कि हमें अभी भी एक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया की आवश्यकता थी, जो लगातार क्वांटम डॉट को इलेक्ट्रॉन प्रदान कर सकती है. पानी के ऑक्सीकरण की प्रतिक्रिया एक बहु-चरण प्रक्रिया के दौरान होती है और परिणामस्वरूप एक बड़ी चुनौती बनी हुई है.
समूह ने एक प्रतिस्थापन दृष्टिकोण की खोज की, जो विभिन्न यौगिकों को खोजने की कोशिश कर रहा है, जो पानी के बजाय ऑक्सीकरण किया जाएगा और जो उन्हें बेंजाइलमाइन तक ले जाएगा.
शोधकर्ताओं ने पाया कि वे पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकते हैं साथ ही बेंजिल्डामीन को बेंजलहाइड में बदल सकते हैं.
अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने फोटोकैटलिसिस के माध्यम से हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए 5 से10 फीसदी को 'व्यावहारिक व्यवहार्यता सीमा' के रूप में परिभाषित किया है.
इन प्रभावशाली परिणामों ने शोधकर्ताओं को यह पता लगाने के लिए प्रेरित किया है कि क्या उच्च सौर उर्जा से रासायनिक उर्जा रूपांतरण वाले अन्य यौगिक हैं. ऐसा करने के लिए टीम ने एआई का उपयोग किया.
शोधकर्ताओं ने एक आदर्श ईंधन-उत्पादक यौगिक के लिए रासायनिक संरचनाओं की खोज करने के लिए एक एल्गोरिदम विकसित कर रहे हैं.
इसके अलावा वे फोटो सिस्टम को बेहतर बनाने के तरीकों की जांच कर रहे हैं.
अमीराव का कहना है कि इस कृत्रिम प्रणाली ने अब तक फलदायक साबित कर दिया है, जबकि पानी के ऑक्सीकरण का समर्थन करते हुए फोटोक्रोकल की तुलना में यह अन्य समान प्रणालियों द्वारा उत्पादित की तुलना में 100 गुना बड़ा है.
