رائس یونیورسٹی کے انجینئرز کے ذریعہ گرین ہائیڈروجن ٹیکنالوجی کا نیا معیار مقرر کیا گیا ہے۔
رائس یونیورسٹی کے انجینئر بدل سکتے ہیں۔ ہائیڈروجن میں سورج کی روشنی ریکارڈ توڑ کارکردگی کے ساتھ ایک ایسے آلے کی بدولت جو اگلی نسل کو یکجا کرتی ہے۔ ہالائڈ پیرووسکائٹ سیمی کنڈکٹرز* کے ساتھ electrocatalysts ایک واحد، پائیدار، سرمایہ کاری مؤثر اور توسیع پذیر ڈیوائس میں۔
کے مطابق پڑھائی نیچر کمیونیکیشنز میں شائع ہونے والی ڈیوائس نے 20.8% شمسی سے ہائیڈروجن کی تبدیلی کی کارکردگی حاصل کی۔
نئی ٹیکنالوجی صاف توانائی کے لیے ایک اہم قدم ہے اور وسیع پیمانے پر کیمیائی رد عمل کے لیے ایک پلیٹ فارم کے طور پر کام کر سکتی ہے جو شمسی توانائی سے حاصل کی گئی بجلی کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کرتی ہے۔ فیڈ اسٹاک ایندھن میں
کیمیکل اور بائیو مالیکولر انجینئر کی لیب آدتیہ موہتے ایک اینٹی کورروشن بیریئر کا استعمال کرتے ہوئے مربوط فوٹو ری ایکٹر بنایا جو الیکٹران کی منتقلی میں رکاوٹ ڈالے بغیر پانی سے سیمی کنڈکٹر کو موصل کرتا ہے۔
کیمیکل اور بائیو مالیکیولر انجینئرنگ کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم اور مطالعہ کے سرکردہ مصنفین میں سے ایک، آسٹن فیہر نے کہا، "کیمیکل بنانے کے لیے سورج کی روشنی کو توانائی کے ذرائع کے طور پر استعمال کرنا صاف توانائی کی معیشت میں سب سے بڑی رکاوٹوں میں سے ایک ہے۔"
"ہمارا مقصد معاشی طور پر قابل عمل پلیٹ فارم بنانا ہے جو شمسی توانائی سے حاصل ہونے والے ایندھن کو پیدا کر سکے۔ یہاں، ہم نے ایک ایسا نظام ڈیزائن کیا ہے جو روشنی کو جذب کرتا ہے اور الیکٹرو کیمیکل کو مکمل کرتا ہے۔ پانی کو تقسیم کرنے والی کیمسٹری اس کی سطح پر۔"
اس آلے کو فوٹو الیکٹرو کیمیکل سیل کے نام سے جانا جاتا ہے کیونکہ روشنی کا جذب، اس کا بجلی میں تبدیل ہونا اور کیمیائی رد عمل کو طاقت دینے کے لیے بجلی کا استعمال سب ایک ہی ڈیوائس میں ہوتا ہے۔ اب تک، سبز ہائیڈروجن پیدا کرنے کے لیے فوٹو الیکٹرو کیمیکل ٹیکنالوجی کا استعمال کم افادیت اور سیمی کنڈکٹرز کی زیادہ قیمت کی وجہ سے رکاوٹ تھا۔
فہر نے کہا، "اس قسم کے تمام آلات صرف سورج کی روشنی اور پانی کا استعمال کرتے ہوئے سبز ہائیڈروجن پیدا کرتے ہیں، لیکن ہمارے آلات غیر معمولی ہیں کیونکہ اس میں ریکارڈ توڑ کارکردگی ہے اور یہ ایک سیمی کنڈکٹر استعمال کرتا ہے جو کہ بہت سستا ہے۔"
۔ موہیت لیب اور اس کے ساتھیوں نے آلہ کو موڑ کر بنایا انتہائی مسابقتی سولر سیل ایک ری ایکٹر میں جو پانی کو آکسیجن اور ہائیڈروجن میں تقسیم کرنے کے لیے حاصل کی گئی توانائی کا استعمال کر سکتا ہے۔
انہیں جس چیلنج پر قابو پانا تھا وہ یہ تھا کہ ہیلائیڈ پیرووسکائٹس* پانی میں انتہائی غیر مستحکم ہیں اور سیمی کنڈکٹرز کو انسولیٹ کرنے کے لیے استعمال ہونے والی کوٹنگز یا تو ان کے کام میں خلل ڈالتی ہیں یا انہیں نقصان پہنچاتی ہیں۔
"پچھلے دو سالوں میں، ہم مختلف مواد اور تکنیکوں کو آزماتے ہوئے آگے پیچھے چلے گئے ہیں،" کہا مائیکل وونگ، ایک رائس کیمیکل انجینئر اور مطالعہ کے شریک مصنف۔
طویل آزمائشوں کے بعد مطلوبہ نتیجہ حاصل کرنے میں ناکام رہنے کے بعد، محققین نے آخر کار ایک جیتنے والا حل تلاش کیا۔
"ہماری کلیدی بصیرت یہ تھی کہ آپ کو رکاوٹ کے لیے دو تہوں کی ضرورت تھی، ایک پانی کو روکنے کے لیے اور ایک پیرووسکائٹ تہوں اور حفاظتی تہوں کے درمیان اچھا برقی رابطہ قائم کرنے کے لیے،" فیہر نے کہا۔
"ہمارے نتائج شمسی ارتکاز کے بغیر فوٹو الیکٹرو کیمیکل خلیوں کے لئے اعلی ترین کارکردگی ہیں، اور مجموعی طور پر ان لوگوں کے لئے بہترین ہیں جو ہالائڈ پیرووسکائٹ سیمی کنڈکٹرز استعمال کرتے ہیں۔
فیہر نے کہا کہ "یہ کسی ایسے فیلڈ کے لیے پہلا ہے جس پر تاریخی طور پر ممنوعہ مہنگے سیمی کنڈکٹرز کا غلبہ رہا ہے، اور یہ پہلی بار اس قسم کے آلے کے لیے تجارتی فزیبلٹی کے راستے کی نمائندگی کر سکتا ہے۔"
محققین نے دکھایا کہ ان کے رکاوٹ کے ڈیزائن نے مختلف رد عمل اور مختلف سیمی کنڈکٹرز کے ساتھ کام کیا، جس سے یہ بہت سارے سسٹمز پر لاگو ہوتا ہے۔
"ہم امید کرتے ہیں کہ اس طرح کے نظام توانائی کے ان پٹ کے طور پر صرف سورج کی روشنی کے ساتھ وافر فیڈ اسٹاک کا استعمال کرتے ہوئے ایندھن کی تشکیل کے رد عمل کے لیے الیکٹرانوں کی وسیع رینج کو چلانے کے لیے ایک پلیٹ فارم کے طور پر کام کریں گے۔"
فہر نے مزید کہا کہ "استحکام اور پیمانے میں مزید بہتری کے ساتھ، یہ ٹیکنالوجی ہائیڈروجن کی معیشت کو کھول سکتی ہے اور انسانوں کے جیواشم ایندھن سے شمسی ایندھن تک چیزوں کو بنانے کے طریقے کو بدل سکتی ہے۔"
پیرووسکائٹ - اس معدنیات میں سلکان سے زیادہ چالکتا ہے اور یہ کم نازک ہے۔ یہ زمین پر بھی بہت زیادہ ہے۔ پچھلی دہائی کے دوران، کافی کوششوں نے شاندار پیش رفت کی ہے، لیکن مستقبل کے آپٹو الیکٹرانکس میں اسے اپنانا ایک چیلنج بنی ہوئی ہے۔
پیرووسکائٹ فوٹوولٹک خلیات اب بھی غیر مستحکم ہیں اور قبل از وقت بڑھاپے سے گزر رہے ہیں۔ مزید یہ کہ ان میں سیسہ ہوتا ہے، ایسا مواد جو ماحول اور انسانی صحت کے لیے بہت نقصان دہ ہے۔ ان وجوہات کی بناء پر، پینلز کی مارکیٹنگ نہیں کی جا سکتی۔
ہیلوجنیٹڈ ہائبرڈ پیرووسکائٹس سیمی کنڈکٹر مواد کی ایک کلاس ہے جو حالیہ برسوں میں ان کی نمایاں فوٹو الیکٹرک خصوصیات اور فوٹو وولٹک نظاموں میں ان کے استعمال کی وجہ سے خاص تحقیق کا مرکز رہے ہیں۔
