कार्बन आधारित ऊर्जा स्रोतों के लिए संधारणीय विकल्पों की खोज में, प्रौद्योगिकियों की दक्षता और मापनीयता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। दोहरे परमाणु उत्प्रेरकों में विकास अक्षय ऊर्जा और विशेष रूप से जल-विभाजन प्रणालियों (WWS) को बढ़ावा देता है, एक आशाजनक समाधान प्रदान करता है। DAC का उपयोग करके, ऑक्सीजन कमी/विकास और हाइड्रोजन विकास जैसी महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं में सुधार करना संभव है। यह ऊर्जा रूपांतरण में कुशल दोहरे परमाणु उत्प्रेरक के साथ एक महत्वपूर्ण बैटरी प्रौद्योगिकी उन्नति प्रदान करता है।
चीन के किंगदाओ इंस्टीट्यूट ऑफ बायोएनर्जी एंड बायोप्रोसेस टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिक प्रमुख अर्ध-अभिक्रियाओं के डिज़ाइन में सुधार करके जल विभाजन प्रणालियों (डब्ल्यूडब्ल्यूएस) के प्रदर्शन को बढ़ाने का लक्ष्य रखते हैं। इन अभिक्रियाओं में ऑक्सीजन अपचयन अभिक्रियाएं, ऑक्सीजन विकास अभिक्रियाएं और हाइड्रोजन विकास अभिक्रियाएं शामिल हैं। कार्बन-आधारित ऊर्जा स्रोतों के स्थायी विकल्पों की खोज में त्वरित, कुशल और स्केलेबल प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता है । सौर ऊर्जा से चलने वाली बैटरियां, जल विभाजन प्रणालियों (डब्ल्यूडब्ल्यूएस) के रूप में, एक आशाजनक समाधान प्रस्तुत करती हैं। डब्ल्यूडब्ल्यूएस से जुड़े जटिल और धीमी अभिक्रिया चरण वर्तमान में उनके व्यापक उपयोग में बाधा उत्पन्न करते हैं। दोहरे परमाणु उत्प्रेरक महत्वपूर्ण अभिक्रियाओं की गति और प्रदर्शन में सुधार करते हैं । एकल परमाणु और धातु/मिश्र धातु नैनोकण उत्प्रेरकों के बीच एक सेतु के रूप में कार्य करके, वे इन प्रक्रियाओं में उल्लेखनीय प्रगति प्राप्त कर सकते हैं।
अध्ययन के संबंधित लेखक जियांग हेकिंग ने कहा, "ऑक्सीजन अपचयन/उत्सर्जन और हाइड्रोजन उत्सर्जन अभिक्रियाएं मुख्य अभिक्रियाएं हैं, जिनमें बहु-प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन युग्मन प्रक्रियाएं शामिल हैं, जो गतिज रूप से धीमी हैं, इसलिए उनकी रूपांतरण दक्षता में सुधार के लिए कुशल, स्थिर और कम लागत वाली विद्युत उत्प्रेरक सामग्री विकसित करना अत्यंत आवश्यक है।"
डीएसी का महत्व
ड्यूल एटम कैटलिस्ट (डीएसी) में प्रति सक्रिय स्थल पर कई धातु परमाणु होते हैं, जो उन्हें ऊर्जा उत्प्रेरण में महत्वपूर्ण बनाता है। इनमें बहुमुखी उत्प्रेरक गतिविधि, परमाणुओं का कुशल उपयोग और सिंगल एटम कैटलिस्ट (एसएसी) की तुलना में अभिक्रिया मध्यवर्ती के साथ बेहतर अंतःक्रिया होती है। इसके अलावा, ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियों में एसएसी का उपयोग अभिक्रिया अवरोधों में वृद्धि के कारण ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को काफी हद तक बाधित करेगा।
डीएसी में मौजूद दोहरे धातु परमाणु एक सहक्रियात्मक प्रभाव उत्पन्न करते हैं , जिससे दोहरे सक्रिय स्थलों के बीच सहयोगात्मक प्रभावों का कुशल नियंत्रण संभव हो पाता है। इसके परिणामस्वरूप, अभिक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा अवरोधों में उल्लेखनीय कमी आती है।
सिंटरिंग विधियों का महत्व
डीएसी की क्षमता को बढ़ाने और व्यापक उपयोग को बढ़ावा देने के लिए, उच्च तापमान सिंटरिंग विधियों का उपयोग करके उनके संश्लेषण तंत्र का गहन अध्ययन करना महत्वपूर्ण है। इससे निस्संदेह उनके विकास को गति मिलेगी और वे व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए अधिक आसानी से उपलब्ध हो सकेंगे। परमाणुकरण और सिंटरिंग प्रक्रिया का उद्देश्य परमाणुकरण के माध्यम से कोबाल्ट को नैनोकणों में परिवर्तित करना है । फिर सिंटरिंग के माध्यम से उनका उपयोग करके एकल परमाणु (एसए) और दोहरे परमाणु (डीए) दोनों प्रकार के कण बनाना है।
इस शोध का रणनीतिक महत्व इस बात में निहित है कि यह 21 अन्य डीएसी के निर्माण में परमाणुकरण/सिंटरिंग के विभिन्न अनुप्रयोगों को उजागर कर सकता है। परमाणुकरण/सिंटरिंग प्रक्रिया के माध्यम से इन डीएसी के निर्माण की प्रक्रिया को समझने से सतत ऊर्जा दोहन के विभिन्न अवसर खुलेंगे। डीएसी की संख्या बढ़ने के साथ-साथ इस क्षेत्र में और अधिक प्रगति की संभावना भी बढ़ती जाएगी।
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स्थिर यौगिक और आशाजनक परिणाम
दो परमाणुओं वाले Co2N5 यौगिक का जिंक-वायु बैटरियों में कठोर परीक्षण किया गया और परिणाम बेहद आशाजनक रहे। जिंक-वायु बैटरियों की उल्लेखनीय स्थिरता, जो लगभग 800 घंटे (लगभग 1 महीना) तक चली, वास्तव में असाधारण थी। इसके अलावा, इन बैटरियों ने एक और उल्लेखनीय विशेषता प्रदर्शित की - लगभग 1,000 घंटे (लगभग डेढ़ महीने) तक लगातार पानी को विभाजित करने की क्षमता , जिससे अंधेरे में भी निर्बाध संचालन सुनिश्चित हुआ। ये परिणाम बैटरी प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण प्रगति का संकेत देते हैं।
जियांग हेकिंग ने कहा, "डीएसी पर काम जारी है। यह सार्वभौमिक और स्केलेबल रणनीति ऊर्जा रूपांतरण प्रौद्योगिकियों में कुशल बहुक्रियात्मक दोहरे परमाणु उत्प्रेरकों के नियंत्रित डिजाइन के अवसर प्रदान करती है।"
दोहरे परमाणु उत्प्रेरकों के विकास से नवीकरणीय ऊर्जा को बढ़ावा मिलता है, लेकिन द्विधात्विक उत्प्रेरकों की क्षमताओं को और बेहतर बनाने के लिए और सुधार किए जा सकते हैं। ठंडे तापमान या समुद्री जल जैसी विभिन्न परिस्थितियों में उनके प्रदर्शन का मूल्यांकन करना भी उपयोगी है, ताकि उन संभावित चुनौतियों की पहचान की जा सके जो उनके बड़े पैमाने पर या व्यावसायिक उपयोग में बाधा बन सकती हैं।
स्रोत : दोहरे परमाणु उत्प्रेरकों में हुए विकास से नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत अधिक कुशल बन रहे हैं
