चीनी वैज्ञानिकों ने नए प्रोटॉन इंटरफेस से हाइड्रोजन फ्यूल सेल की ताकत चौगुनी की

बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (BIT) के वैज्ञानिकों ने हाइड्रोजन फ्यूल सेल की बिजली उत्पादन क्षमता को लगभग चौगुना करने का तरीका खोजा है। उनका कहना है कि इससे सड़क वाहनों से लेकर अंतरिक्ष अभियानों तक इसका इस्तेमाल बढ़ाया जा सकता है। यह अध्ययन साइंस पत्रिका में प्रकाशित हुआ।

फ्यूल सेल हाइड्रोजन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे बिजली में बदलते हैं और सिर्फ पानी छोड़ते हैं। टीम ने प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल (PEMFC) पर काम किया, जो पहले से कई हाइड्रोजन वाहनों में इस्तेमाल होते हैं। ये आम तौर पर हाइड्रोजन ईंधन की 50-60% ऊर्जा को ही बिजली में बदल पाते हैं। रुकावट यह थी कि उत्प्रेरक परत से होकर प्रोटॉन कितनी तेज़ी से गुज़र सकते हैं — मानक सामग्री नैनो स्तर पर सघन संरचनाएं बना लेती है, जो इस गति को धीमा कर देती है।

BIT टीम ने एक नया इंटरफेस डिज़ाइन किया, जो रिले-रेस की तरह काम करता है। उत्प्रेरक सतह तक सीधे पहुंचने के बजाय, प्रोटॉन बीच के "द्वीपों" के बीच छलांग लगाते हैं। इसे ब्रॉन्स्टेड एसिड-लुईस बेस इंटरफेस कहा जाता है। लैब परीक्षणों में पाया गया कि इस नई सामग्री ने प्रोटॉन प्रसार को दस गुना बढ़ाया, प्रोटॉन चालकता को 6.5 गुना बेहतर किया, और सक्रियण ऊर्जा को आधे से भी ज़्यादा घटा दिया।

सामान्य परिचालन स्थितियों में, इस नए डिज़ाइन ने पारंपरिक फ्यूल सेल से चार गुना ज़्यादा बिजली दी, वह भी महंगी उत्प्रेरक धातु प्लैटिनम का बेहद कम इस्तेमाल करते हुए। प्लैटिनम के हर ग्राम के हिसाब से, इस उपकरण ने 6.9 किलोवाट बिजली दी, जो मौजूदा बेहतरीन तकनीकों से भी आगे है। 30,000 चक्रों की तेज़ तनाव जांच के बाद, इसने अपनी शुरुआती अधिकतम क्षमता का 63% बरकरार रखा, जबकि पारंपरिक सिस्टम सिर्फ करीब 30% ही बचा पाते हैं।

"फ्यूल सेल वाहन का पावर स्टैक छोटा और हल्का बनाया जा सकता है, और वाहन को लगातार मज़बूत आउटपुट व लंबी ड्राइविंग रेंज मिल सकती है," BIT की सहायक प्रोफेसर और इस शोधपत्र की एक लेखिका ली जी ने कहा। उन्होंने बताया कि यह मिश्रित सामग्री बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है — अभी लैब में तीन दिन में करीब 100 ग्राम बनाई जा सकती है, जो 100-किलोवाट क्षमता वाले दस स्टैक के लिए काफी है। उन्होंने यह भी कहा कि तरल ऑक्सीजन इस्तेमाल करने वाले अंतरिक्ष अभियानों के लिए यह क्षमता-वृद्धि खास तौर पर उपयोगी हो सकती है।