हाइड्रोजन उत्पादन में टीमवर्क

सूर्य के प्रकाश और प्रसिद्ध प्लास्टिक पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं

कार्बन नाइट्राइड हाइड्रोजन का कारण बनता है जब पानी सूर्य के प्रकाश के संपर्क में होता है। © ColIids and Interfaces के लिए MPI
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हाइड्रोजन ऊर्जावान, स्वच्छ और पानी के साथ संयुक्त रूप से असीमित रूप से उपलब्ध है। लेकिन अभी तक उसका मिलना मुश्किल है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने अब आसानी से और सस्ते में हाइड्रोजन का उत्पादन करने का एक तरीका खोज लिया है। वे सूरज की रोशनी के साथ विकिरण करके पानी से ऊर्जा निकालते हैं, एक सस्ते फोटोकैटलिस्ट के रूप में कार्बन नाइट्राइड का उपयोग करते हैं।

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अब तक प्लैटिनम जैसी महंगी कीमती धातुओं के साथ संयोजन में अकार्बनिक अर्धचालकों को हमेशा इस तरह की प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक है, "प्रकृति सामग्री" पत्रिका में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर कोलाइड्स एंड इंटरफेसेस के शोधकर्ताओं को लिखें।

भविष्य का ऊर्जा वाहक

हाइड्रोजन को भविष्य का ऊर्जा स्रोत माना जाता है। एक किलोग्राम हाइड्रोजन में एक किलोग्राम तेल में लगभग तीन गुना अधिक ऊर्जा होती है। इसके अलावा, कोई प्रदूषक, लेकिन केवल पानी, यदि आप ईंधन कोशिकाओं में जीतते हैं, उदाहरण के लिए, इससे ऊर्जा। हालांकि, हाइड्रोजन केवल यौगिकों के रूप में होता है जैसे कि पृथ्वी पर पानी। इसके साथ ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए, किसी को अपने शुद्ध रूप में हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है - पुनर्योजी ऊर्जा स्रोतों जैसे सूर्य के प्रकाश के उत्पादन के साथ।

उपयोग में बलिदान अभिकर्मक

मैक्स प्लांक के वैज्ञानिकों ने अब इस दिशा में एक कदम उठाया है - रसायनज्ञों को ज्ञात सबसे पुराने कृत्रिम पॉलिमर में से एक। उन्होंने एक कार्बन नाइट्राइड का उपयोग किया, जिसे जस्टस लाइबिग ने पहली बार 1834 में उत्पादित किया था और खरबूजे का नाम दिया था, ताकि सूरज की रोशनी की मदद से पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन किया जा सके। प्रदर्शन

“कार्बन नाइट्राइड की विशेष विशेषता यह है कि यह अत्यंत अम्लीय और बुनियादी स्थितियों में भी पानी में स्थिर है। इसके अलावा, इसे बहुत आसानी से और सस्ते में बनाया जा सकता है, ”शिनचेन वांग बताते हैं, जिनकी टीम ने टोक्यो विश्वविद्यालय और चीन में फ़ूझोउ विश्वविद्यालय के साथ मिलकर प्रयोग किए।

कार्बन नाइट्राइड पानी से हाइड्रोजन निकालने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करता है। एक पदार्थ जिसे रसायनज्ञ बलि की अभिकर्मक कहते हैं, वह पानी के ऑक्सीजन को अवशोषित करता है। चाल: पॉट्सडैम रसायनज्ञ प्लैटिनम जैसी कीमती धातुओं के बिना कर सकते हैं। पारंपरिक प्रक्रियाओं में, ये हैं - सूरज की रोशनी के लिए एक एंटीना के रूप में एक अर्धचालक के अलावा - हाइड्रोजन के उत्पादन को उत्प्रेरित करने के लिए आवश्यक। कार्बन नाइट्राइड अब एक ही समय में दोनों कार्य करता है, और यह एक विशेष रूप से स्थिर कार्बनिक अर्धचालक के रूप में, जो आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अकार्बनिक पदार्थों की तुलना में आसान है।

स्थापित विधियों की तुलना में कम उपज

हालाँकि, हाइड्रोजन के केवल चार माइक्रोलेम्स प्रति घंटे पॉट्सडैम शोधकर्ताओं के प्रतिक्रिया पोत से बुदबुदाते हैं। वैंग कहते हैं, "हमारी उपज इस प्रकार स्थापित प्रक्रियाओं में उतनी अधिक नहीं है, लेकिन हमने दिखाया है कि सिद्धांत रूप में हाइड्रोजन केवल एक कार्बनिक पदार्थ के साथ एक सहायक के रूप में उत्पादित किया जा सकता है।"

जब शोधकर्ताओं ने प्लैटिनम की सामान्य मात्रा को उत्प्रेरक के रूप में इस्तेमाल किया, तो उपज में काफी वृद्धि हुई - और सात के कारक से। हालांकि, मौजूदा तरीकों से बहुत कुछ हासिल नहीं हुआ है, क्योंकि वे उत्प्रेरक के रूप में महान धातुओं की समान मात्रा के साथ काम करते हैं। इसलिए, वांग और उनके सहयोगी अब अपने सक्रिय सतह क्षेत्र को बढ़ाकर कार्बन नाइट्राइड की दक्षता बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं।

लक्ष्य: एक कदम में पानी इकट्ठा करें

"तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए, यह इष्टतम होगा यदि हम एक चरण में हाइड्रोजन और मौलिक ऑक्सीजन में पानी को तोड़ सकते हैं, " वांग बताते हैं। तब रसायनज्ञ बिना किसी त्याग किए हुए अभिकर्मक से बाहर आते हैं, जो अब तक ऑक्सीजन को अवशोषित करता है। लेकिन इसका मतलब है कि उन्हें ऑक्सीजन का ऑक्सीकरण करना होगा, क्योंकि पौधे प्रकाश संश्लेषण में कर सकते हैं। फिर से, यह केवल उपकरण के रूप में कार्बन नाइट्राइड के साथ संभव होना चाहिए, जैसा कि शोधकर्ताओं ने पहले ही दिखाया है। प्रयोगों में, हालांकि, उन्हें अभी भी इसके लिए एक अतिरिक्त उत्प्रेरक की आवश्यकता है।

अब, वांग के वैज्ञानिक एक उपयुक्त सेटअप में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के उत्पादन को संयोजित करने के लिए काम कर रहे हैं। यदि यह सफल होता है, तो पानी का विभाजन सही है और हाइड्रोजन भविष्य की महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोत के रूप में अपनी भूमिका के करीब है।

(idw - MPG, 21.01.2009 - DLO)