অর্ধেক ব্যয় হাইড্রোজেন জ্বালানী? বিজ্ঞানীরা একটি গেম-চেঞ্জিং অনুঘটক প্রকাশ করেছেন

দুর্ভাগ্যক্রমে, ব্যয়বহুল বিরল পৃথিবী ধাতু থেকে তৈরি অনুঘটকগুলির প্রয়োজনের কারণে এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করে হাইড্রোজেনের বৃহত আকারের উত্পাদন বর্তমানে অপ্রয়োজনীয়। ফলস্বরূপ, গবেষকরা আরও সাশ্রয়ী মূল্যের ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টদের অন্বেষণ করছেন, যেমন বিভিন্ন রূপান্তর ধাতু এবং যৌগগুলি থেকে তৈরি। এর মধ্যে ট্রানজিশন মেটাল ফসফাইডস (টিএমপি) তাদের অনুকূল বৈশিষ্ট্যের কারণে হাইড্রোজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া (এইচআইআর) নামে পরিচিত প্রক্রিয়াটির হাইড্রোজেন উত্পাদনের দিকের অনুঘটক হিসাবে যথেষ্ট মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। যাইহোক, তারা অক্সিজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া (ওইআর) এ খারাপভাবে সম্পাদন করে, যা সামগ্রিক দক্ষতা হ্রাস করে। পূর্ববর্তী গবেষণায় পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে বোরন (খ)-টিএমপিগুলিতে ডোপিং করা তার এবং ওইআর উভয় কার্যকারিতা বাড়িয়ে তুলতে পারে তবে এখন অবধি এই জাতীয় উপকরণগুলি তৈরি করা একটি চ্যালেঞ্জ ছিল।

সাম্প্রতিক এক যুগান্তবে, দক্ষিণ কোরিয়ার হানিয়াং বিশ্ববিদ্যালয় এরিকা ক্যাম্পাস থেকে মিঃ ডান চ্যান চা সহ অধ্যাপক সিউংহুন লির নেতৃত্বে একটি গবেষণা দল বি-ডোপড কোবাল্ট ফসফাইড (সিওপি) ন্যানোশিটস ব্যবহার করে একটি নতুন ধরণের টিউনেবল ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট তৈরি করেছে। অধ্যাপক লি ব্যাখ্যা করেছেন, “আমরা মেটাল-জৈব ফ্রেমওয়ার্কগুলি ব্যবহার করে বোরন ডোপিং এবং ফসফরাস সামগ্রী সামঞ্জস্য করে কোবাল্ট ফসফাইড-ভিত্তিক ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলি সফলভাবে বিকাশ করেছি। এই উপকরণগুলি প্রচলিত ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টদের তুলনায় আরও ভাল পারফরম্যান্স এবং কম ব্যয় রয়েছে, এগুলি বড়-স্কেল হাইড্রোজেন উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।” তাদের অধ্যয়ন জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল ছোট মার্চ 19, 2025 এ।

গবেষকরা কোবাল্ট (সিও) ভিত্তিক ধাতব-জৈব ফ্রেমওয়ার্ক (এমওএফএস) ব্যবহার করে এই উপকরণগুলি তৈরি করতে একটি উদ্ভাবনী কৌশল ব্যবহার করেছিলেন। “এমওএফগুলি প্রয়োজনীয় রচনা এবং কাঠামোর সাথে ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলি ডিজাইন এবং সংশ্লেষ করার জন্য দুর্দান্ত পূর্ববর্তী,” মিঃ চা নোট করেন। প্রথমত, তারা নিকেল ফোম (এনএফ) এ সহ-এমওএফএস বৃদ্ধি করেছে। এরপরে তারা এই উপাদানটিকে সোডিয়াম বোরোহাইড্রাইড (এনএবিএইচ 4) এর সাথে একটি সিন্থেসিস মডিফিকেশন (পিএসএম) প্রতিক্রিয়াটির সাথে জড়িত করে, এর ফলে বি এর সংহতকরণের ফলে এটি বি-ডোপড কোব্লিটের তিনটি বিভিন্ন নমুনা গঠনের ফলে বিভিন্ন পরিমাণে সোডিয়াম হাইপোফসফাইট (এনএইচ 2 পিও 2) ব্যবহার করে একটি ফসফোরাইজেশন প্রক্রিয়া অনুসরণ করা হয়েছিল।

পরীক্ষাগুলি থেকে জানা গেছে যে তিনটি নমুনায় একটি বৃহত পৃষ্ঠের অঞ্চল এবং একটি মেসোপারাস কাঠামো ছিল, মূল বৈশিষ্ট্যগুলি যা বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপকে উন্নত করে। ফলস্বরূপ, তিনটি নমুনা দুর্দান্ত ওইআর এবং তার পারফরম্যান্স প্রদর্শন করেছে, নমুনাটি NAH2PO2 (B-COP0.5@nc/nf) এর 0.5 গ্রাম ব্যবহার করে সেরা ফলাফলগুলি প্রদর্শন করে। মজার বিষয় হল, এই নমুনাটি ওইআর এবং তার জন্য যথাক্রমে 248 এবং 95 এমভি -র অত্যধিক প্রতিবেদনগুলি প্রদর্শন করেছিল, পূর্বে উল্লিখিত ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টদের তুলনায় অনেক কম।

B-COP0.5@nc/nf ইলেক্ট্রোডগুলি ব্যবহার করে বিকশিত একটি ক্ষারীয় ইলেক্ট্রোলাইজার 10 এমএ সিএম -2 এর বর্তমান ঘনত্বের মাত্র 1.59 ভি এর একটি কোষের সম্ভাবনা দেখিয়েছিল, যা সাম্প্রতিক অনেক ইলেক্ট্রোলাইজারের তুলনায় কম। অতিরিক্তভাবে, 50 এমএ সেমি -2 এর উপরে উচ্চ বর্তমান ঘনত্বগুলিতে, এটি অত্যাধুনিক রুও 2/এনএফ (+) এবং 20% পিটি-সি/এনএফ (-) ইলেক্ট্রোলাইজারকে ছাড়িয়ে গেছে, পাশাপাশি দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে, এর কার্যকারিতা 100 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে বজায় রেখেছে।

ঘনত্ব ফাংশনাল থিওরি (ডিএফটি) গণনাগুলি এই অনুসন্ধানগুলিকে সমর্থন করে এবং বি-ডোপিং এবং পি সামগ্রী সামঞ্জস্য করার ভূমিকা স্পষ্ট করে। বিশেষত, বি-ডোপিং এবং অনুকূল পি সামগ্রীটি প্রতিক্রিয়া মধ্যস্থতাকারীদের সাথে কার্যকর মিথস্ক্রিয়াকে নিয়ে যায়, যার ফলে ব্যতিক্রমী তড়িৎচর্চা কর্মক্ষমতা ঘটে।

প্রফেসর লি বলেছেন, “আমাদের অনুসন্ধানগুলি পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-দক্ষতা অনুঘটকদের নকশা ও সংশ্লেষ করার জন্য একটি নীলনকশা সরবরাহ করে যা হাইড্রোজেন উত্পাদন ব্যয়কে মারাত্মকভাবে হ্রাস করতে পারে,” প্রফেসর লি বলেছেন। “এটি বৃহত আকারের সবুজ হাইড্রোজেন উত্পাদনকে বাস্তবে পরিণত করার দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ, যা শেষ পর্যন্ত বৈশ্বিক কার্বন নিঃসরণ হ্রাস এবং জলবায়ু পরিবর্তনকে প্রশমিত করতে সহায়তা করবে।