चीनी टीम ने नए उत्प्रेरक से हाइड्रोजन फ्यूल सेल की शक्ति चार गुना बढ़ाई

बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों ने एक नया उत्प्रेरक डिज़ाइन विकसित किया है जो हाइड्रोजन ईंधन सेल की बिजली उत्पादन क्षमता को बढ़ाता है। यह जानकारी समीक्षित (peer-reviewed) जर्नल Science में गुरुवार को प्रकाशित अध्ययन में दी गई है। यह प्रगति प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल (PEMFC) पर लागू होती है, जो पहले से ही कई हाइड्रोजन वाहनों में इस्तेमाल होती है और हाइड्रोजन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे बिजली में बदलती है, केवल पानी छोड़ती है।

PEMFC के भीतर, हाइड्रोजन एनोड पर प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन में विभाजित हो जाती है; प्रोटॉन एक झिल्ली से होकर कैथोड तक पहुँचते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट से होकर बहते हुए बिजली बनाते हैं। मुख्य बाधा यह रही है कि उत्प्रेरक परत से होकर प्रोटॉन कितनी तेज़ी से गुजरते हैं — नैफियन (Nafion) जैसी मानक सामग्री नैनो स्तर पर सघन रूप से पैक संरचनाएँ बना लेती है, जो प्रोटॉन की गति को धीमा कर देती हैं।

बीजिंग की टीम ने ब्रॉन्स्टेड अम्ल-लुईस क्षार इंटरफेस नामक एक नया ढाँचा तैयार किया, जो रिले दौड़ की तरह काम करता है। प्रोटॉन सीधे उत्प्रेरक सतह तक जाने के बजाय बीच के 'द्वीपों' के बीच कूदते हुए आगे बढ़ते हैं। प्रयोगशाला परीक्षणों में पाया गया कि इससे प्रोटॉन प्रसार दस गुना बढ़ गया और प्रोटॉन चालकता 6.5 गुना बेहतर हुई। सक्रियण ऊर्जा — यानी प्रतिक्रिया होने से पहले प्रोटॉन को पार करनी पड़ने वाली ऊर्जा बाधा — आधे से भी ज़्यादा घट गई।

सामान्य संचालन स्थितियों में, नए डिज़ाइन ने पारंपरिक सेल की तुलना में चार गुना अधिक बिजली पैदा की, 0.7 वोल्ट पर 0.75 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर तक पहुँचकर, वह भी बहुत कम प्लैटिनम के इस्तेमाल से। इसने प्रति ग्राम प्लैटिनम 6.9 किलोवाट बिजली दी, जो मौजूदा सर्वश्रेष्ठ फ्यूल सेल तकनीकों से बेहतर है। 30,000 चक्रों के बाद भी इसने अपनी शुरुआती अधिकतम क्षमता का 63 प्रतिशत बनाए रखा, जबकि पारंपरिक सेल में यह केवल 30 प्रतिशत रहता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि यह सुधार अंतरिक्ष अभियानों जैसे चुनौतीपूर्ण उपयोगों में विशेष रूप से मूल्यवान साबित हो सकता है।

यह सफलता ऐसे समय आई है जब चीन का हाइड्रोजन क्षेत्र तेज़ी से बढ़ रहा है: 2025 के अंत तक उत्पादन क्षमता सालाना 51 मिलियन टन से अधिक हो गई, और लगभग 32,000 फ्यूल-सेल वाहन चीन की सड़कों पर थे। हालांकि, बड़ी चुनौतियाँ अभी बाकी हैं — शोधकर्ताओं को यह दिखाना होगा कि यह तकनीक औद्योगिक स्तर पर बनाई जा सकती है, किफ़ायती रखी जा सकती है, और दीर्घकालिक सुरक्षा व विश्वसनीयता के लिए प्रमाणित की जा सकती है।