नवोन्मेषी सुपरक्रिस्टल सामग्री ने सौर ऊर्जा दक्षता में नए युग की शुरुआत की

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नवोन्मेषी सुपरक्रिस्टल सामग्री सौर ऊर्जा दक्षता में नए युग की शुरुआत करती है

रॉबर्ट श्रेइबर द्वारा

बर्लिन, जर्मनी (एसपीएक्स) 04 दिसंबर, 2023

म्यूनिख के लुडविग मैक्सिमिलियन विश्वविद्यालय (एलएमयू) के शोधकर्ताओं ने सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण छलांग लगाई है, उच्च प्रदर्शन वाले नैनोस्ट्रक्चर विकसित किए हैं जिन्होंने सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके हरित हाइड्रोजन उत्पादन में एक नया विश्व रिकॉर्ड बनाया है। नेचर कैटालिसिस के एक प्रकाशन में विस्तृत यह अभूतपूर्व कार्य, सौर कोशिकाओं और फोटोकैटलिस्टों के लिए नए रास्ते खोलता है।

शोध का नेतृत्व करते हुए, एलएमयू में प्रायोगिक भौतिकी और ऊर्जा रूपांतरण के प्रोफेसर एमिलियानो कोर्टेस ने सौर ऊर्जा के दोहन के लिए एक नया दृष्टिकोण अपनाया है। नैनोकॉसमॉस में गोता लगाते हुए, एलएमयू के नैनो-इंस्टीट्यूट में कॉर्टेस और उनकी टीम सौर ऊर्जा के अधिक कुशल उपयोग के लिए सामग्री समाधान बनाने के लिए परिश्रमपूर्वक काम कर रही है। "जहां सूर्य के प्रकाश के उच्च-ऊर्जा कण परमाणु संरचनाओं से मिलते हैं, वहीं से हमारा शोध शुरू होता है," कॉर्टेस कहते हैं, अपने काम की अभिनव दिशा पर जोर देते हुए।

टीम का ध्यान पृथ्वी की 'पतली' सूरज की रोशनी की चुनौती पर काबू पाने पर रहा है, जो प्रति क्षेत्र कम ऊर्जा प्रस्तुत करती है। पारंपरिक सौर पैनल बड़े क्षेत्रों को कवर करके इसका समाधान करते हैं, लेकिन कोर्टेस का दृष्टिकोण अलग है। उत्कृष्टता के ई-रूपांतरण क्लस्टर, सोलर टेक्नोलॉजीज गो हाइब्रिड पहल और यूरोपीय अनुसंधान परिषद के समर्थन से, एलएमयू टीम ने प्लास्मोनिक नैनोस्ट्रक्चर विकसित किया है जो सौर ऊर्जा को अधिक प्रभावी ढंग से केंद्रित करता है।

उनकी सबसे उल्लेखनीय उपलब्धियों में से एक द्वि-आयामी सुपरक्रिस्टल है, जो सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके फॉर्मिक एसिड से हाइड्रोजन उत्पन्न करने में सक्षम है। प्रोजेक्ट के एक प्रमुख शोधकर्ता डॉ. मटियास हेरान बताते हैं, “हम 10-200 नैनोमीटर की रेंज में प्लास्मोनिक धातु, इस मामले में, सोने से कण बनाते हैं। इस पैमाने पर, सोने के इलेक्ट्रॉनों के साथ दृश्य प्रकाश की परस्पर क्रिया काफी बढ़ जाती है। इस अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप सोने के कणों के बीच अत्यधिक स्थानीयकृत और मजबूत विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होते हैं, जिन्हें हॉटस्पॉट के रूप में जाना जाता है। फॉर्मिक एसिड को कुशलतापूर्वक हाइड्रोजन में परिवर्तित करने के लिए प्लैटिनम नैनोकणों को रणनीतिक रूप से इन इंटरस्पेस में रखा जाता है।

इस प्रक्रिया की दक्षता अद्वितीय है. सुपरक्रिस्टल फॉर्मिक एसिड से प्रति ग्राम उत्प्रेरक 139 मिलीमोल प्रति घंटे की हाइड्रोजन उत्पादन दर का दावा करता है, जो वर्तमान में सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके हाइड्रोजन उत्पादन का विश्व रिकॉर्ड रखता है। यह सफलता पारंपरिक हाइड्रोजन उत्पादन विधियों के लिए एक आशाजनक विकल्प प्रदान करती है, जो मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन पर निर्भर हैं।

कोर्टेस और हेरान का नवाचार न केवल हरित हाइड्रोजन उत्पादन में प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, बल्कि CO2 को उपयोगी पदार्थों में परिवर्तित करने जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए भी क्षमता रखता है। प्लास्मोनिक और उत्प्रेरक धातुओं का दोहरा एकीकरण शक्तिशाली फोटोकैटलिस्ट के विकास में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतीक है।

इस शोध के निहितार्थ दूरगामी हैं। सौर ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता को बढ़ाकर और नवीकरणीय हाइड्रोजन उत्पादन के लिए नए रास्ते खोलकर, यह तकनीक टिकाऊ ऊर्जा समाधानों में सबसे आगे है। एलएमयू टीम का काम, नैनोटेक्नोलॉजी और फोटोफिजिक्स की गहरी समझ पर आधारित, वैश्विक स्तर पर अधिक प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा प्रणालियों का मार्ग प्रशस्त कर सकता है। उनके भौतिक विकास का पहले ही पेटेंट कराया जा चुका है, जो इसकी व्यावसायिक व्यवहार्यता और ऊर्जा क्षेत्र पर संभावित प्रभाव में मजबूत विश्वास का संकेत देता है।

अनुसंधान रिपोर्ट:H2 पीढ़ी के लिए प्लास्मोनिक द्विधातु द्वि-आयामी सुपरक्रिस्टल

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