ট্রাক এবং ভারী শুল্কের যানবাহনগুলির জন্য যা ঘন ঘন, সময়সাপেক্ষ চার্জিং স্টপ ছাড়াই দীর্ঘ দূরত্বে ভ্রমণ করতে হবে, ব্যাটারিগুলি প্রায়শই সংক্ষিপ্ত হয়ে যায়। হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষ – যা traditional তিহ্যবাহী পেট্রোলের মতো দ্রুত পুনরায় জ্বালানো যেতে পারে – একটি ক্লিনার, আরও দক্ষ বিকল্প সরবরাহ করে।
এখন, ইউসিএলএর গবেষকরা এমন একটি অগ্রগতি তৈরি করেছেন যা নাটকীয়ভাবে এই জ্বালানী কোষগুলির জীবনকাল বাড়িয়ে তুলতে পারে, তাদের আরও কার্যকরী পরিষ্কার শক্তির উত্স তৈরি করে যা টেকসই, দীর্ঘ দূরত্বের ট্রাককে বাস্তবের কাছাকাছি আনতে সহায়তা করতে পারে।
ইউসিএলএ স্যামুয়েলি স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের উপকরণ বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের অধ্যাপক ইউ হুয়াংয়ের নেতৃত্বে গবেষণা দলটি একটি নতুন অনুঘটক নকশা তৈরি করেছে যা অনুমানিত জ্বালানী সেল অনুঘটককে 200,000 ঘন্টার দিকে ঠেলে দিতে সক্ষম, যা 2050 এর জন্য মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগের প্রায় সাতগুণ বেশি। প্রকৃতি ন্যানো প্রযুক্তি, গবেষণাটি ভারী শুল্কের যানবাহনগুলিতে যেমন দীর্ঘ-দুরত্ব ট্র্যাক্টর ট্রেলারগুলিতে ব্যাপকভাবে জ্বালানী সেল প্রযুক্তি গ্রহণের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ চিহ্নিত করে।
যদিও মাঝারি- এবং ভারী শুল্ক ট্রাকগুলি রাস্তায় প্রায় 5% যানবাহন তৈরি করে, তারা গ্রিনহাউস গ্যাস অটোমোবাইল নিঃসরণের প্রায় এক চতুর্থাংশের জন্য দায়ী, ফেডারেল অনুমান অনুসারে। এটি ভারী শুল্ক অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লি জ্বালানী সেল প্রযুক্তির জন্য একটি আদর্শ এন্ট্রি পয়েন্ট তৈরি করে।
যেহেতু জ্বালানী কোষগুলি ব্যাটারির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে হালকা, তাই যানবাহনগুলি সরানোর জন্য তাদের কম শক্তি প্রয়োজন। প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে 1.08 ওয়াটের একটি অনুমানিত পাওয়ার আউটপুট সহ, নতুন অনুঘটক বৈশিষ্ট্যযুক্ত জ্বালানী কোষগুলি প্রচলিত ব্যাটারিগুলির মতো একই পারফরম্যান্স সরবরাহ করতে পারে যা আটগুণ বেশি ওজনের ওজন করে। এই পার্থক্যটি বিশেষত ভারী শুল্কের যানবাহনের জন্য প্রাসঙ্গিক, যা কেবল যথেষ্ট পরিমাণে কার্গোই বহন করে না তবে স্ট্যান্ডার্ড যানবাহনের চেয়ে অনেক বেশি ভারী হতে থাকে। এছাড়াও, একটি জাতীয় হাইড্রোজেন-রিফুয়েলিং অবকাঠামো তৈরির জন্য সম্ভবত সারা দেশে বৈদ্যুতিক যানবাহন-চার্জিং নেটওয়ার্ক স্থাপনের চেয়ে কম বিনিয়োগের প্রয়োজন হবে।
জ্বালানী কোষগুলি হাইড্রোজেনে সঞ্চিত রাসায়নিক শক্তি বিদ্যুতে রূপান্তর করে কাজ করে, কেবলমাত্র জলীয় বাষ্পকে উপজাত হিসাবে নির্গত করে। এটি তাদের ক্লিনার পরিবহনের জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ সমাধান করেছে। যাইহোক, শক্তি রূপান্তরটির জন্য ধীর রাসায়নিক বিক্রিয়া একটি চ্যালেঞ্জ ছিল, ব্যবহারিক গতি অর্জনের জন্য অনুঘটক প্রয়োজন।
প্ল্যাটিনাম-অ্যালোয় অনুঘটকরা histor তিহাসিকভাবে উচ্চতর রাসায়নিক বিক্রিয়া সরবরাহ করেছেন, তবে অ্যালোয়িং উপাদানগুলি সময়ের সাথে সাথে অনুঘটক কর্মক্ষমতা হ্রাস করে। ভারী শুল্ক যানবাহনগুলিকে বিদ্যুতের জন্য প্রয়োজনীয় চাহিদা ভোল্টেজ চক্র দ্বারা অবক্ষয়টি আরও ত্বরান্বিত হয়।
এই চ্যালেঞ্জটি মোকাবেলার জন্য, ইউসিএলএ টিম একটি অভিনব নকশার সাথে একটি টেকসই অনুঘটক আর্কিটেকচারকে ইঞ্জিনিয়ার করেছে যা সাধারণত অ্যালোয় সিস্টেমে পর্যবেক্ষণ করা অবক্ষয় থেকে প্ল্যাটিনামকে রক্ষা করে।
গবেষকরা প্রতিরক্ষামূলক গ্রাফিন পকেটের মধ্যে আল্ট্রাফাইন প্ল্যাটিনাম ন্যানো পার্টিকেলগুলি এম্বেড করে শুরু করেছিলেন। দ্বি-মাত্রিক মধুচক্রের জালিতে সাজানো কার্বন পরমাণুর একক স্তর নিয়ে গঠিত, গ্রাফিন হ’ল পাতলা পরিচিত উপাদান। এর পারমাণবিক পাতলা হওয়া সত্ত্বেও এটি অবিশ্বাস্যভাবে শক্তিশালী, হালকা ওজনের এবং অত্যন্ত পরিবাহী। এই গ্রাফিন-এনসেসড ন্যানো পার্টিকেলগুলি তখন কেটজেনব্ল্যাকের ছিদ্রযুক্ত কাঠামোর ভিতরে একটি গুঁড়ো কার্বন উপাদান তৈরি করা হয়েছিল। দক্ষ জ্বালানী কোষের পারফরম্যান্সের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ সংরক্ষণ করার সময় এই “কণা-কণা-কণা-কণাগুলি” ডিজাইন দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা সরবরাহ করে।
“ভারী শুল্ক জ্বালানী সেল সিস্টেমগুলি অবশ্যই দীর্ঘ সময় ধরে কঠোর অপারেটিং শর্তগুলি সহ্য করতে হবে, স্থায়িত্বকে একটি মূল চ্যালেঞ্জ হিসাবে গড়ে তুলতে হবে,” ইউসিএলএ সামুয়েলিতে ট্রাগট এবং ডরোথিয়া ফ্রেডার্কিং এন্ডোয়েড চেয়ারটি ধরে থাকা হুয়াং বলেছিলেন। “আমাদের খাঁটি প্ল্যাটিনাম অনুঘটক, একটি গ্রাফিন-ভিত্তিক সুরক্ষা কৌশল দ্বারা বর্ধিত, অ্যালোয়িং উপাদানগুলির ফাঁস রোধ করে প্রচলিত প্ল্যাটিনাম অ্যালোগুলির ত্রুটিগুলি কাটিয়ে উঠেছে। এই উদ্ভাবনটি নিশ্চিত করে যে অনুঘটকটি সক্রিয় এবং দৃ ust ় রয়েছে, এমনকি দাবী শর্তের অধীনে দীর্ঘ-দুরত্বের অ্যাপ্লিকেশনগুলির আদর্শের অধীনেও রয়েছে।”
নতুন অনুঘটকটি 90,000 বর্গ-তরঙ্গ ভোল্টেজ চক্রের সাথে জড়িত একটি ত্বরান্বিত স্ট্রেস পরীক্ষার পরে 1.1% এরও কম বিদ্যুতের ক্ষতি প্রদর্শন করেছে, যেখানে 10% লোকসান এমনকি 10% ক্ষতিও সাধারণত দুর্দান্ত বলে বিবেচিত হয়। এই উচ্চতর ফলাফলগুলি ফুয়েল সেল লাইফটাইমগুলি 200,000 ঘন্টা ছাড়িয়ে যায়, ভারী শুল্ক প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল সিস্টেমের জন্য ডিওইর 30,000 ঘন্টা লক্ষ্যকে ছাড়িয়ে যায়।
অনুঘটক কার্যকলাপ এবং স্থায়িত্বের দ্বৈত চ্যালেঞ্জগুলি সফলভাবে সম্বোধন করে, ইউসিএলএ গবেষকদের উদ্ভাবনী অনুঘটক নকশা হাইড্রোজেন-চালিত ভারী শুল্ক যানবাহন গ্রহণের জন্য দুর্দান্ত প্রতিশ্রুতি রাখে-নির্গমন হ্রাস এবং একটি খাতে জ্বালানী দক্ষতা উন্নত করার দিকে একটি প্রয়োজনীয় পদক্ষেপ যা পরিবহন শক্তি ব্যবহারের যথেষ্ট অংশের জন্য অ্যাকাউন্ট করে।
দলটির অনুসন্ধানগুলি হালকা-ডিউটি যানবাহনের জন্য জ্বালানী সেল অনুঘটক বিকাশের ক্ষেত্রে পূর্বের সাফল্যের উপর ভিত্তি করে তৈরি হয়েছিল যা 15,000 ঘন্টা জীবনকাল প্রদর্শন করেছিল-প্রায় 8,000 ঘন্টা ডিও-র লক্ষ্য দ্বিগুণ করে।
নতুন অধ্যয়নের প্রধান লেখক হলেন ইউসিএলএ পিএইচডি। স্নাতক জিয়ান লিউ এবং বোসি পেং উভয়ই হুয়াং দ্বারা পরামর্শ দিয়েছেন, যার গবেষণা গ্রুপ জ্বালানী সেল অনুঘটক হিসাবে জটিল উপকরণগুলির জন্য ন্যানোস্কেল বিল্ডিং ব্লকগুলি বিকাশে বিশেষজ্ঞ। ইউসিএলএর রসায়ন ও বায়োকেমিস্ট্রি বিভাগের অধ্যাপক জিয়াফেং ডুয়ান এবং ইউসি ইরভিনের উপকরণ বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের অধ্যাপক জিয়াওকিং প্যানও এই কাগজে লেখক। হুয়াং এবং ডুয়ান উভয়ই ইউসিএলএর ক্যালিফোর্নিয়া ন্যানোসিস্টেমস ইনস্টিটিউটের সদস্য।
কাগজের অন্যান্য লেখক হলেন ইউসিএলএর ইউ-হান “জোসেফ” সসাই এবং আও জাং, পাশাপাশি মিংজি জু, ওয়েঞ্জি জাং, জিংক্সু ইয়ান এবং ইউসি ইরভিনের লি জিং।
ইউসিএলএর প্রযুক্তি উন্নয়ন গোষ্ঠী প্রযুক্তির উপর একটি পেটেন্ট দায়ের করেছে।