ഗ്രീൻ ഹൈഡ്രജൻ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് റൈസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി എഞ്ചിനീയർമാർ സജ്ജമാക്കിയ പുതിയ മാനദണ്ഡം.
റൈസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് തിരിയാം സൂര്യപ്രകാശം ഹൈഡ്രജനിലേക്ക് റെക്കോഡ് ബ്രേക്കിംഗ് കാര്യക്ഷമതയോടെ, അടുത്ത തലമുറയെ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണത്തിന് നന്ദി ഹാലൈഡ് പെറോവ്സ്കൈറ്റ് അർദ്ധചാലകങ്ങൾ* കൂടെ ഇലക്ട്രോകാറ്റലിസ്റ്റുകൾ ഒറ്റ, മോടിയുള്ള, ചെലവ് കുറഞ്ഞതും അളക്കാവുന്നതുമായ ഉപകരണത്തിൽ.
അതുപ്രകാരം ഒരു പഠനം നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷനിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്, ഉപകരണം 20.8% സോളാർ-ടു-ഹൈഡ്രജൻ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത കൈവരിച്ചു.
പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജത്തിനായുള്ള ഒരു സുപ്രധാന ചുവടുവയ്പ്പാണ്, കൂടാതെ സൗരോർജ്ജത്തിൽ നിന്ന് വിളവെടുക്കുന്ന വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന വൈവിധ്യമാർന്ന രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഒരു വേദിയായി ഇത് വർത്തിക്കും. ഫീഡ്സ്റ്റോക്കുകൾ ഇന്ധനങ്ങളിലേക്ക്.
കെമിക്കൽ ആൻഡ് ബയോമോളിക്യുലാർ എഞ്ചിനീയറുടെ ലാബ് ആദിത്യ മൊഹിതേ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്താതെ വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് അർദ്ധചാലകത്തെ ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യുന്ന ഒരു ആൻ്റികോറോഷൻ ബാരിയർ ഉപയോഗിച്ച് സംയോജിത ഫോട്ടോ റിയാക്ടർ നിർമ്മിച്ചു.
"രാസവസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സായി സൂര്യപ്രകാശം ഉപയോഗിക്കുന്നത് ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജ സമ്പദ്വ്യവസ്ഥയുടെ ഏറ്റവും വലിയ തടസ്സങ്ങളിലൊന്നാണ്," കെമിക്കൽ ആൻഡ് ബയോമോളിക്യുലർ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഡോക്ടറൽ വിദ്യാർത്ഥിയും പഠനത്തിൻ്റെ പ്രധാന രചയിതാക്കളിൽ ഒരാളുമായ ഓസ്റ്റിൻ ഫെർ പറഞ്ഞു.
“സൗരോർജ്ജ ഇന്ധനങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന സാമ്പത്തികമായി പ്രായോഗിക പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകൾ നിർമ്മിക്കുക എന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യം. ഇവിടെ, പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പൂർത്തിയാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു സിസ്റ്റം ഞങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു ജലവിഭജന രസതന്ത്രം അതിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ."
പ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതും വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നതും ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിന് ഊർജ്ജം നൽകുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ ഉപയോഗവും എല്ലാം ഒരേ ഉപകരണത്തിൽ സംഭവിക്കുന്നതിനാൽ ഈ ഉപകരണം ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സെൽ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇതുവരെ, ഹരിത ഹൈഡ്രജൻ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്നത് കുറഞ്ഞ കാര്യക്ഷമതയും അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ ഉയർന്ന വിലയും തടസ്സപ്പെടുത്തി.
"ഇത്തരത്തിലുള്ള എല്ലാ ഉപകരണങ്ങളും സൂര്യപ്രകാശവും വെള്ളവും മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് ഗ്രീൻ ഹൈഡ്രജൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, എന്നാൽ നമ്മുടേത് അസാധാരണമാണ്, കാരണം ഇതിന് റെക്കോഡ് ബ്രേക്കിംഗ് കാര്യക്ഷമതയുണ്ട്, മാത്രമല്ല ഇത് വളരെ വിലകുറഞ്ഞ ഒരു അർദ്ധചാലകമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്," ഫെഹ്ർ പറഞ്ഞു.
ദി മോഹിത്ത് ലാബ് ഒപ്പം അതിൻ്റെ സഹകാരികൾ അവരുടെ തിരിയുന്നതിലൂടെ ഉപകരണം സൃഷ്ടിച്ചു വളരെ മത്സരമുള്ള സോളാർ സെൽ ജലത്തെ ഓക്സിജനും ഹൈഡ്രജനുമായി വിഭജിക്കാൻ വിളവെടുത്ത ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു റിയാക്ടറിലേക്ക്.
ഹാലൈഡ് പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റുകൾ* വെള്ളത്തിൽ അങ്ങേയറ്റം അസ്ഥിരമാണെന്നും അർദ്ധചാലകങ്ങളെ ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന കോട്ടിംഗുകൾ അവയുടെ പ്രവർത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയോ അല്ലെങ്കിൽ അവയ്ക്ക് കേടുവരുത്തുകയോ ചെയ്തു എന്നതാണ് അവർക്ക് മറികടക്കേണ്ട വെല്ലുവിളി.
“കഴിഞ്ഞ രണ്ട് വർഷമായി, ഞങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത മെറ്റീരിയലുകളും ടെക്നിക്കുകളും പരീക്ഷിച്ചുനോക്കുന്നു,” പറഞ്ഞു മൈക്കൽ വോങ്, ഒരു റൈസ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറും പഠനത്തിലെ സഹ-രചയിതാവും.
നീണ്ട പരീക്ഷണങ്ങൾ ആഗ്രഹിച്ച ഫലം നൽകുന്നതിൽ പരാജയപ്പെട്ടതിന് ശേഷം, ഗവേഷകർ ഒടുവിൽ വിജയകരമായ ഒരു പരിഹാരം കണ്ടെത്തി.
“ഞങ്ങളുടെ പ്രധാന ഉൾക്കാഴ്ച, നിങ്ങൾക്ക് തടസ്സത്തിലേക്ക് രണ്ട് പാളികൾ ആവശ്യമാണ്, ഒന്ന് വെള്ളം തടയാനും മറ്റൊന്ന് പെറോവ്സ്കൈറ്റ് പാളികളും സംരക്ഷിത പാളിയും തമ്മിൽ നല്ല വൈദ്യുത സമ്പർക്കം പുലർത്താനും,” ഫെഹർ പറഞ്ഞു.
“ഞങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ സൗരോർജ്ജ സാന്ദ്രതയില്ലാത്ത ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സെല്ലുകളുടെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ദക്ഷതയാണ്, ഹാലൈഡ് പെറോവ്സ്കൈറ്റ് അർദ്ധചാലകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നവർക്ക് മൊത്തത്തിൽ മികച്ചതാണ്.
"ചരിത്രപരമായി വിലയേറിയ അർദ്ധചാലകങ്ങളാൽ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന ഒരു ഫീൽഡിന് ഇത് ആദ്യത്തേതാണ്, ഇത് ആദ്യമായി ഇത്തരത്തിലുള്ള ഉപകരണത്തിന് വാണിജ്യപരമായ സാധ്യതയിലേക്കുള്ള ഒരു പാതയെ പ്രതിനിധീകരിക്കാം," ഫെഹ്ർ പറഞ്ഞു.
വ്യത്യസ്ത പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും വ്യത്യസ്ത അർദ്ധചാലകങ്ങൾക്കുമായി അവരുടെ ബാരിയർ ഡിസൈൻ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഗവേഷകർ കാണിച്ചു, ഇത് പല സിസ്റ്റങ്ങളിലും ബാധകമാക്കുന്നു.
“ഊർജ്ജ ഇൻപുട്ടായി സൂര്യപ്രകാശം മാത്രമുള്ള സമൃദ്ധമായ ഫീഡ്സ്റ്റോക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇന്ധന രൂപീകരണ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിലേക്ക് വിശാലമായ ഇലക്‌ട്രോണുകളെ നയിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്ലാറ്റ്‌ഫോമായി ഇത്തരം സംവിധാനങ്ങൾ പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു,” മൊഹിതെ പറഞ്ഞു.
“സ്ഥിരതയിലും സ്കെയിലിലുമുള്ള കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകളോടെ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഹൈഡ്രജൻ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥ തുറക്കാനും ഫോസിൽ ഇന്ധനത്തിൽ നിന്ന് സൗരോർജ്ജ ഇന്ധനത്തിലേക്ക് മനുഷ്യർ നിർമ്മിക്കുന്ന രീതി മാറ്റാനും കഴിയും,” ഫെഹർ കൂട്ടിച്ചേർത്തു.
പെറോവ്സ്കൈറ്റ് - ഈ ധാതുവിന് സിലിക്കണിനേക്കാൾ ഉയർന്ന ചാലകതയുണ്ട്, ദുർബലമാണ്. ഭൂമിയിലും ഇത് വളരെ കൂടുതലാണ്. കഴിഞ്ഞ ദശകത്തിൽ, ഗണ്യമായ ശ്രമങ്ങൾ അതിശയകരമായ സംഭവവികാസങ്ങളിലേക്ക് നയിച്ചു, എന്നാൽ ഭാവിയിലെ ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിൽ ഇത് സ്വീകരിക്കുന്നത് ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു.
പെറോവ്സ്കൈറ്റ് ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലുകൾ ഇപ്പോഴും അസ്ഥിരമാണ്, മാത്രമല്ല അകാല വാർദ്ധക്യത്തിന് വിധേയമാണ്. എന്തിനധികം, അവയിൽ ലെഡ് അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്, ഇത് പരിസ്ഥിതിക്കും മനുഷ്യൻ്റെ ആരോഗ്യത്തിനും വളരെ ദോഷകരമാണ്. ഇക്കാരണങ്ങളാൽ, പാനലുകൾ വിപണനം ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല.
ഹാലൊജനേറ്റഡ് ഹൈബ്രിഡ് പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റുകൾ അർദ്ധചാലക സാമഗ്രികളുടെ ഒരു വിഭാഗമാണ്, അവയുടെ ശ്രദ്ധേയമായ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രോപ്പർട്ടികൾ, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സിസ്റ്റങ്ങളിലെ അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്കായി സമീപ വർഷങ്ങളിൽ പ്രത്യേക ഗവേഷണങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
