सक्रिय एमएक्सीन के साथ लागत प्रभावी ग्रीन हाइड्रोजन उत्पादन, केआईएसटी शोधकर्ताओं का कहना है

हाइड्रोजन को अगले हरित ऊर्जा स्रोत के सबसे करीब माना जाता है क्योंकि यह केवल ऑक्सीजन और पानी उत्सर्जित करता है। ग्रे, ब्लू और ग्रीन हाइड्रोजन के उत्पादन के विभिन्न तरीके हैं। हाइड्रोजन के उत्पादन की प्रक्रिया और प्रकार ऊर्जा स्रोत और कार्बन उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं। इनमें से, ग्रीन हाइड्रोजन उत्पादन सबसे पर्यावरण-अनुकूल विधि है जिसमें CO2 का उत्सर्जन नहीं होता है। इसलिए, शोधकर्ता सक्रिय MXenes से ग्रीन हाइड्रोजन के उन्नत उत्पादन के तरीके खोज रहे हैं।

कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (केआईएसटी) के डॉ. अल्बर्ट सुंग सू ली के नेतृत्व में एक शोध दल ने सुंगक्युकवान विश्वविद्यालय में प्रोफेसर चोंग मिन कू के समूह के सहयोग से आयन एक्सचेंज मेम्ब्रेन वॉटर इलेक्ट्रोलाइजर में इलेक्ट्रोकैटलिस्ट सपोर्ट के रूप में ऑक्सीडेटिव रूप से स्थिर मोलिब्डेनम-आधारित एमएक्सईन विकसित किया है।

हाल ही में प्रकाशित रिपोर्ट में बताया गया है कि एमएक्सईन ऑक्सीडेटिव उच्च-वोल्टेज स्थितियों के प्रति स्थिर है । प्रयोग से पता चलता है कि एमएक्सईन का उपयोग हरित हाइड्रोजन उत्पादन के लिए ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में किया जा सकता है। इससे इसकी उत्पादन लागत भी कम हो सकती है।

हरित हाइड्रोजन उत्पादन और एमएक्सीन की आवश्यकता

पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अणुओं में विभाजित करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। प्रतिक्रिया के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र प्रदान करने वाले छोटे नैनोस्केल कणों वाला उत्प्रेरक प्रक्रिया द्वारा आवश्यक ऊर्जा को कम कर सकता है।

हालांकि, उत्प्रेरक कणों के एकत्र होने से हाइड्रोजन उत्पादन क्षमता समय के साथ कम हो जाती है। इसे रोकने के लिए कार्बन का उपयोग मुख्य रूप से कैथोड के रूप में किया जाता है, लेकिन यह एनोड की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के दौरान CO2 में ऑक्सीकृत हो जाता है।

इस प्रकार, Mxene, नैनोमटेरियल का उपयोग समर्थन के रूप में किया जाता है। चूँकि वे धातु परमाणुओं (Mo, Ti, Ta, Hf, आदि) और कार्बन या नाइट्रोजन परमाणुओं से बने होते हैं, इसलिए वे विद्युत रूप से सुचालक गुण प्रदर्शित करते हैं। साथ ही, उनमें 2D नैनोस्ट्रक्चर होता है जो उत्प्रेरक का समर्थन करने के लिए उपयुक्त होता है। ये विशेषताएँ उन्हें हाइड्रोजन उत्पादन के लिए अनुकूल बनाती हैं।

एक अन्य शोध में, यूटी के शोधकर्ता लौह-समृद्ध चट्टानों से हाइड्रोजन ईंधन विकसित कर रहे हैं ।

मुख्य आकर्षणसक्रिय एमएक्सीन से उन्नत हरित हाइड्रोजन उत्पादन

एमएक्सीन टाइटेनियम आधारित होते हैं और अपनी परमाणु प्रकृति के कारण, वे पानी में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं। इससे उत्प्रेरक का अंतर्निहित नुकसान यह हुआ कि यह उच्च विद्युत चालकता बनाए रखने में असमर्थ हो गया।
इस सीमा को पार करने के लिए, टीम ने सहायक उत्प्रेरक के रूप में मोलिब्डेनम-कार्बाइड आधारित एमएक्सीन विकसित किया।
मोलिब्डेनम आधारित एमएक्सीन सतह पर मोलिब्डेनम परमाणुओं और सक्रिय पदार्थ कोबाल्ट के बीच मजबूत बंधन बनाता है।
प्रतिक्रिया से उत्पन्न रासायनिक बंधों के कारण हाइड्रोजन का उत्पादन 2.45 गुना बढ़ जाता है।
नवीनतम टाइटेनियम-आधारित एमएक्सीन (जो 10 घंटे से भी कम था) के परिणामों की तुलना में सेल स्थायित्व में 40 गुना सुधार हुआ है।
नये दृष्टिकोण से हरित हाइड्रोजन के उत्पादन की लागत कम हो जाती है।
इसका प्रयोग बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन उत्पादन संयंत्रों और बिजली स्टेशनों पर किया जाएगा।

एक और हरित ऊर्जा सफलता: उत्प्रेरक ने हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइजर में इरिडियम के उपयोग को 95% तक कम कर दिया है ।

KIST के डॉ. अल्बर्ट सुंग सू ली कहते हैं, "एमएक्सईन के निर्माण में शामिल तत्वों को नियंत्रित करके, हम हरित हाइड्रोजन उत्पादन वातावरण के लिए उपयुक्त उम्मीदवारों को खोजने में सक्षम हुए, और इसके माध्यम से, हमने ऑक्सीकरण वातावरण में एक स्थिर एमएक्सईन आधार प्राप्त किया।"

डॉ. ली ने आगे कहा, "भविष्य में, हम उत्प्रेरक दक्षता और स्थायित्व वाले ऑक्सीजन उत्पन्न करने वाले इलेक्ट्रोड उत्प्रेरकों को विकसित करके हाइड्रोजन-आधारित अर्थव्यवस्था के पुनरुद्धार में योगदान देंगे।"

स्रोत : प्रदर्शन और स्थायित्व को बढ़ाने में उत्प्रेरक रूप से सक्रिय एमएक्सईएन सपोर्ट की भूमिका का अनावरण