রাইস ইউনিভার্সিটির ইঞ্জিনিয়ারদের দ্বারা সেট করা সবুজ হাইড্রোজেন প্রযুক্তির জন্য নতুন মান।
রাইস ইউনিভার্সিটির প্রকৌশলীরা ঘুরে আসতে পারেন হাইড্রোজেনে সূর্যালোক রেকর্ড-ব্রেকিং দক্ষতার সাথে এমন একটি ডিভাইসের জন্য ধন্যবাদ যা পরবর্তী প্রজন্মকে একত্রিত করে হ্যালাইড পেরোভস্কাইট সেমিকন্ডাক্টর* সঙ্গে ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট একটি একক, টেকসই, খরচ-কার্যকর এবং মাপযোগ্য ডিভাইসে।
অনুসারে একটি গবেষণা নেচার কমিউনিকেশনে প্রকাশিত, ডিভাইসটি 20.8% সৌর-থেকে-হাইড্রোজেন রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করেছে।
নতুন প্রযুক্তি পরিচ্ছন্ন শক্তির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ এবং রূপান্তর করতে সৌর-ফসল করা বিদ্যুৎ ব্যবহার করে বিস্তৃত রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম হিসাবে কাজ করতে পারে। ফিডস্টক জ্বালানী মধ্যে
রাসায়নিক এবং বায়োমোলিকুলার ইঞ্জিনিয়ারের ল্যাব আদিত্য মোহিতে ইলেক্ট্রন স্থানান্তরে বাধা না দিয়ে জল থেকে অর্ধপরিবাহীকে উত্তাপকারী একটি ক্ষয়রোধী বাধা ব্যবহার করে সমন্বিত ফটোরিয়েক্টর তৈরি করেছে।
"কেমিক্যাল এবং বায়োমোলিকুলার ইঞ্জিনিয়ারিং ডক্টরাল ছাত্র এবং গবেষণার প্রধান লেখকদের একজন অস্টিন ফেহর বলেন, "রাসায়নিক তৈরির জন্য একটি শক্তির উত্স হিসাবে সূর্যালোক ব্যবহার করা একটি পরিষ্কার শক্তি অর্থনীতির সবচেয়ে বড় বাধাগুলির মধ্যে একটি।"
"আমাদের লক্ষ্য হল অর্থনৈতিকভাবে সম্ভাব্য প্ল্যাটফর্ম তৈরি করা যা সৌর-উত্পন্ন জ্বালানি তৈরি করতে পারে। এখানে, আমরা এমন একটি সিস্টেম ডিজাইন করেছি যা আলো শোষণ করে এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্পূর্ণ করে জল-বিভাজন রসায়ন এর পৃষ্ঠে।"
যন্ত্রটিকে একটি ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেল বলা হয় কারণ আলোর শোষণ, এর বিদ্যুতে রূপান্তর এবং রাসায়নিক বিক্রিয়াকে শক্তি দেওয়ার জন্য বিদ্যুতের ব্যবহার সব একই ডিভাইসে ঘটে। এখন পর্যন্ত, সবুজ হাইড্রোজেন তৈরি করতে ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রযুক্তি ব্যবহার করা কম দক্ষতা এবং সেমিকন্ডাক্টরের উচ্চ খরচের কারণে বাধাগ্রস্ত হয়েছিল।
"এই ধরণের সমস্ত ডিভাইস শুধুমাত্র সূর্যালোক এবং জল ব্যবহার করে সবুজ হাইড্রোজেন উত্পাদন করে, তবে আমাদের ব্যতিক্রমী কারণ এটির রেকর্ড-ব্রেকিং দক্ষতা রয়েছে এবং এটি একটি অর্ধপরিবাহী ব্যবহার করে যা খুব সস্তা," ফেহর বলেছিলেন।
সার্জারির মোহিত ল্যাব এবং এর সহযোগীরা তাদের পরিবর্তন করে ডিভাইসটি তৈরি করেছে অত্যন্ত প্রতিযোগিতামূলক সৌর কোষ একটি চুল্লিতে যা অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনে জল বিভক্ত করতে ফসলের শক্তি ব্যবহার করতে পারে।
তাদের যে চ্যালেঞ্জটি কাটিয়ে উঠতে হয়েছিল তা হল হ্যালাইড পেরোভস্কাইট* জলে অত্যন্ত অস্থির এবং সেমিকন্ডাক্টরগুলিকে অন্তরণ করতে ব্যবহৃত আবরণগুলি তাদের কার্যকারিতাকে ব্যাহত করে বা তাদের ক্ষতি করে।
"গত দুই বছর ধরে, আমরা বিভিন্ন উপকরণ এবং কৌশল চেষ্টা করে বারবার চলেছি," বলেন মাইকেল ওং, একজন রাইস রাসায়নিক প্রকৌশলী এবং গবেষণার সহ-লেখক।
দীর্ঘ ট্রায়াল কাঙ্ক্ষিত ফলাফল দিতে ব্যর্থ হওয়ার পরে, গবেষকরা অবশেষে একটি বিজয়ী সমাধান জুড়ে এসেছিলেন।
"আমাদের মূল অন্তর্দৃষ্টি ছিল যে আপনার বাধার জন্য দুটি স্তরের প্রয়োজন ছিল, একটি জলকে ব্লক করার জন্য এবং একটি পেরোভস্কাইট স্তর এবং প্রতিরক্ষামূলক স্তরের মধ্যে ভাল বৈদ্যুতিক যোগাযোগ তৈরি করার জন্য," ফেহর বলেছিলেন।
"আমাদের ফলাফলগুলি সৌর ঘনত্ব ছাড়াই ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষগুলির জন্য সর্বোচ্চ দক্ষতা এবং হ্যালাইড পেরোভস্কাইট সেমিকন্ডাক্টর ব্যবহারকারীদের জন্য সর্বোত্তম।
"এটি এমন একটি ক্ষেত্রের জন্য প্রথম যা ঐতিহাসিকভাবে নিষিদ্ধভাবে ব্যয়বহুল সেমিকন্ডাক্টর দ্বারা আধিপত্য করা হয়েছে, এবং প্রথমবারের জন্য এই ধরনের ডিভাইসের জন্য বাণিজ্যিক সম্ভাব্যতার একটি পথ উপস্থাপন করতে পারে," ফেহর বলেন।
গবেষকরা দেখিয়েছেন যে তাদের বাধা নকশা বিভিন্ন প্রতিক্রিয়ার জন্য এবং বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টরের সাথে কাজ করে, এটি অনেক সিস্টেমে প্রযোজ্য করে তোলে।
"আমরা আশা করি যে এই ধরনের সিস্টেমগুলি শক্তি ইনপুট হিসাবে শুধুমাত্র সূর্যালোকের সাথে প্রচুর ফিডস্টক ব্যবহার করে জ্বালানী-গঠনের প্রতিক্রিয়াগুলিতে বিস্তৃত ইলেকট্রন চালনার জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম হিসাবে কাজ করবে," মোহিতে বলেছেন।
"স্থিতিশীলতা এবং মাপকাঠিতে আরও উন্নতির সাথে, এই প্রযুক্তি হাইড্রোজেন অর্থনীতিকে উন্মুক্ত করতে পারে এবং জীবাশ্ম জ্বালানী থেকে সৌর জ্বালানীতে মানুষের জিনিসগুলিকে পরিবর্তন করতে পারে," ফেহর যোগ করেছেন।
পেরোভস্কাইট - এই খনিজটির সিলিকনের চেয়ে উচ্চ পরিবাহিতা রয়েছে এবং কম ভঙ্গুর। এটি পৃথিবীতে আরও অনেক বেশি। গত দশকে, যথেষ্ট প্রচেষ্টা দর্শনীয় উন্নয়নের দিকে পরিচালিত করেছে, কিন্তু ভবিষ্যতের অপটোইলেক্ট্রনিক্সে এর গ্রহণ একটি চ্যালেঞ্জ রয়ে গেছে।
পেরোভস্কাইট ফটোভোলটাইক কোষগুলি এখনও অস্থির এবং অকাল বার্ধক্যের মধ্য দিয়ে যায়। আরও কী, এগুলিতে সীসা থাকে, এমন একটি উপাদান যা পরিবেশ এবং মানব স্বাস্থ্যের জন্য অত্যন্ত ক্ষতিকারক। এসব কারণে প্যানেলগুলো বাজারজাত করা যাচ্ছে না।
হ্যালোজেনেটেড হাইব্রিড পেরোভস্কাইট সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলির একটি শ্রেণি যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে তাদের উল্লেখযোগ্য আলোক বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং ফটোভোলটাইক সিস্টেমে তাদের প্রয়োগের জন্য বিশেষ গবেষণার কেন্দ্রবিন্দু হয়েছে।
