සහල් විශ්ව විද්‍යාලයේ ඉංජිනේරුවන් විසින් හරිත හයිඩ්රජන් තාක්ෂණය සඳහා නව ප්‍රමිතියක් සකසා ඇත.
සහල් විශ්ව විද්‍යාලයේ ඉංජිනේරුවන්ට හැරවිය හැකිය හිරු එළිය හයිඩ්රජන් බවට මීළඟ පරම්පරාව ඒකාබද්ධ කරන උපකරණයකට ස්තුති වන්නට වාර්තාගත කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇත halide perovskite අර්ධ සන්නායක* සමග විද්යුත් උත්ප්රේරක තනි, කල් පවතින, ලාභදායී සහ පරිමාණය කළ හැකි උපාංගයක් තුළ.
අනුව අධ්යයනයකි Nature Communications හි ප්‍රකාශයට පත් කර ඇති අතර, උපාංගය 20.8% සූර්ය-හයිඩ්රජන් පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ඇත.
නව තාක්ෂණය පිරිසිදු බලශක්තිය සඳහා වැදගත් ඉදිරි පියවරක් වන අතර පරිවර්තනය කිරීම සඳහා සූර්ය-අස්වැන්න විදුලිය භාවිතා කරන පුළුල් පරාසයක රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සඳහා වේදිකාවක් ලෙස සේවය කළ හැකිය. ආහාර ද්රව්ය ඉන්ධන බවට.
රසායනික හා ජෛව අණුක ඉංජිනේරු විද්‍යාගාරය ආදිත්‍ය මෝහිටේ ඉලෙක්ට්‍රෝන සම්ප්‍රේෂණයට බාධාවකින් තොරව අර්ධ සන්නායක ජලයෙන් පරිවරණය කරන ප්‍රති-විඛාදන බාධකයක් භාවිතයෙන් ඒකාබද්ධ ප්‍රභා ප්‍රතික්‍රියාකාරකය සාදන ලදී.
"රසායන ද්රව්ය නිෂ්පාදනය සඳහා බලශක්ති ප්‍රභවයක් ලෙස සූර්යාලෝකය භාවිතා කිරීම පිරිසිදු බලශක්ති ආර්ථිකයකට ඇති විශාලතම බාධාවකි" යනුවෙන් රසායන හා ජෛව අණුක ඉංජිනේරු ආචාර්ය උපාධිධාරියෙකු සහ අධ්‍යයනයේ ප්‍රධාන කතුවරයෙකු වන ඔස්ටින් ෆෙර් පැවසීය.
“අපගේ ඉලක්කය වන්නේ සූර්ය බලයෙන් ව්‍යුත්පන්න ඉන්ධන නිපදවිය හැකි ආර්ථික වශයෙන් ශක්‍ය වේදිකා ගොඩනැගීමයි. මෙන්න, අපි ආලෝකය අවශෝෂණය කර විද්යුත් රසායනික සම්පූර්ණ කරන පද්ධතියක් නිර්මාණය කළා ජලය බෙදීමේ රසායන විද්යාව එහි මතුපිට."
ආලෝකය අවශෝෂණය කිරීම, එය විදුලිය බවට පරිවර්තනය කිරීම සහ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවක් බල ගැන්වීම සඳහා විදුලිය භාවිතා කිරීම යන සියල්ල එකම උපාංගයක් තුළ සිදුවන බැවින් උපාංගය ප්‍රකාශ විද්යුත් රසායනික සෛලයක් ලෙස හැඳින්වේ. මේ දක්වා, හරිත හයිඩ්රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා ප්‍රකාශ විද්යුත් රසායනික තාක්ෂණය භාවිතා කිරීම අඩු කාර්යක්ෂමතාව සහ අර්ධ සන්නායකවල අධික පිරිවැය හේතුවෙන් බාධා විය.
"මෙම වර්ගයේ සියලුම උපාංග හිරු එළිය සහ ජලය පමණක් භාවිතා කරමින් හරිත හයිඩ්රජන් නිපදවයි, නමුත් අපගේ එය සුවිශේෂී වන්නේ එය වාර්තාගත කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති නිසාත් එය ඉතා ලාභදායී අර්ධ සන්නායකයක් භාවිතා කරන නිසාත් ය," Fehr පැවසීය.
එම Mohite රසායනාගාරය සහ එහි සහයෝගිතාකරුවන් ඔවුන්ගේ හැරවීමෙන් උපාංගය නිර්මාණය කළහ ඉතා තරඟකාරී සූර්ය කෝෂ ජලය ඔක්සිජන් සහ හයිඩ්රජන් බවට බෙදීමට අස්වනු ශක්තිය භාවිතා කළ හැකි ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් බවට.
ඔවුන්ට ජයගත යුතු අභියෝගය වූයේ හේලයිඩ පෙරොව්ස්කයිට්* ජලයේ අතිශයින් අස්ථායී වන අතර අර්ධ සන්නායක පරිවරණය කිරීමට භාවිතා කරන ආලේපන ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වයට බාධා කිරීම හෝ ඒවාට හානි කිරීම අවසන් වීමයි.
“පසුගිය වසර දෙක තුළ අපි විවිධ ද්රව්ය සහ ශිල්පීය ක්‍රම අත්හදා බැලුවා” යැයි පැවසීය මයිකල් වොන්ග්, සහල් රසායන ඉංජිනේරුවෙක් සහ අධ්‍යයනයේ සම-කර්තෘ.
දිගු අත්හදා බැලීම්වලින් අපේක්ෂිත ප්රතිඵලය ලබා ගැනීමට නොහැකි වීමෙන් පසුව, පර්යේෂකයන්ට අවසානයේ ජයග්රාහී විසඳුමක් හමු විය.
“අපගේ ප්‍රධාන තීක්ෂ්ණ බුද්ධිය වූයේ ඔබට බාධකයට ස්ථර දෙකක් අවශ්‍ය බවයි, එකක් ජලය අවහිර කිරීමට සහ එකක් perovskite ස්ථර සහ ආරක්ෂිත ස්ථරය අතර හොඳ විද්යුත් සම්බන්ධතාවක් ඇති කිරීමට,” Fehr පැවසීය.
“අපගේ ප්‍රතිඵල සූර්ය සාන්ද්‍රණයකින් තොරව ප්‍රකාශ විද්යුත් රසායනික සෛල සඳහා ඉහළම කාර්යක්ෂමතාවය වන අතර හේලයිඩ පෙරොව්ස්කයිට් අර්ධ සන්නායක භාවිතා කරන අය සඳහා හොඳම සමස්තය වේ.
"එය ඓතිහාසික වශයෙන් තහනම් මිල අධික අර්ධ සන්නායක විසින් ආධිපත්‍යය දැරූ ක්ෂේත්‍රයක් සඳහා වන පළමු අවස්ථාව වන අතර, ප්‍රථම වතාවට මෙම වර්ගයේ උපාංග සඳහා වාණිජමය ශක්‍යතා සඳහා මාර්ගයක් නියෝජනය කළ හැකිය," Fehr පැවසීය.
පර්යේෂකයන් පෙන්වා දුන්නේ ඔවුන්ගේ බාධක නිර්මාණය විවිධ ප්‍රතික්‍රියා සඳහා සහ විවිධ අර්ධ සන්නායක සමඟ ක්‍රියා කරන අතර එය බොහෝ පද්ධති හරහා අදාළ වන බවයි.
"එවැනි පද්ධති බලශක්ති ආදානය ලෙස සූර්යාලෝකය පමණක් සහිත බහුල ආහාර ද්රව්ය භාවිතා කරමින් ඉන්ධන සෑදීමේ ප්‍රතික්‍රියා සඳහා පුළුල් පරාසයක ඉලෙක්ට්‍රෝන ධාවනය කිරීමේ වේදිකාවක් ලෙස ක්‍රියා කරනු ඇතැයි අපි බලාපොරොත්තු වෙමු," මෝහිට් පැවසීය.
"ස්ථාවරත්වය සහ පරිමාණය සඳහා තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම් සමඟ, මෙම තාක්ෂණය හයිඩ්රජන් ආර්ථිකය විවෘත කළ හැකි අතර මිනිසුන් විසින් පොසිල ඉන්ධන සිට සූර්ය ඉන්ධන දක්වා දේවල් සාදන ආකාරය වෙනස් කළ හැකිය," Fehr තවදුරටත් පැවසීය.
පෙරොව්ස්කයිට් - මෙම ඛනිජය සිලිකන් වලට වඩා ඉහළ සන්නායකතාවයක් ඇති අතර අඩු බිඳෙන සුළුය. එය පෘථිවියේ ද බහුලව දක්නට ලැබේ. පසුගිය දශකය තුළ, සැලකිය යුතු ප්‍රයත්නයන් දර්ශනීය වර්ධනයන්ට තුඩු දී ඇත, නමුත් අනාගත දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාවේ එය අනුගමනය කිරීම අභියෝගයක්ව පවතී.
Perovskite ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා සෛල තවමත් අස්ථායී වන අතර නොමේරූ වයසට යයි. එපමණක්ද නොව, පරිසරයට සහ මිනිස් සෞඛ්‍යයට ඉතා හානිකර ද්‍රව්‍යයක් වන ඊයම් ඒවායේ අඩංගු වේ. මෙම හේතූන් නිසා පැනල් අලෙවි කළ නොහැක.
හැලජනීකරණය කරන ලද දෙමුහුන් පෙරොව්ස්කයිට් යනු අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය පන්තියක් වන අතර ඒවායේ කැපී පෙනෙන ප්‍රකාශ විද්යුත් ගුණාංග සහ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා පද්ධතිවල ඒවායේ යෙදීම් සඳහා මෑත වසරවල විශේෂ පර්යේෂණවල අවධානය යොමු වී ඇත.
