यह खुद-नवीनीकरण करने वाला इलेक्ट्रोड ग्रीन हाइड्रोजन उत्पादन को सस्ता बना सकता है

चीनी विज्ञान अकादमी के शोधकर्ताओं ने एक खुद-नवीनीकरण करने वाला इलेक्ट्रोड विकसित किया है, जो ग्रीन हाइड्रोजन उत्पादन को सस्ता और अधिक टिकाऊ बना सकता है। यह आमतौर पर नुकसानदायक मानी जाने वाली एक प्रक्रिया को एक डिज़ाइन खूबी में बदल देता है।

इलेक्ट्रोलिसिस यानी विद्युत-अपघटन प्रक्रिया बिजली का इस्तेमाल कर पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में तोड़ती है। जब यह बिजली सौर या पवन ऊर्जा जैसे नवीकरणीय स्रोतों से आती है, तो बनने वाली हाइड्रोजन में सीधा कार्बन उत्सर्जन नहीं होता। लेकिन इस प्रक्रिया का एक अहम चरण, ऑक्सीजन इवोल्यूशन रिएक्शन यानी ऑक्सीजन-मुक्ति अभिक्रिया (OER), हाइड्रोजन बनने की तुलना में कहीं धीमी गति से होता है। इसके लिए बहुत सक्रिय उत्प्रेरकों की ज़रूरत होती है, लेकिन इलेक्ट्रोलाइज़र के अंदर की कठोर परिस्थितियों में ऐसे उत्प्रेरक घुल सकते हैं, अपना ढांचा बदल सकते हैं, या काम करना बंद कर सकते हैं।

हेफ़ेई इंस्टीट्यूट्स ऑफ फिज़िकल साइंस के अंतर्गत आने वाली इंस्टीट्यूट ऑफ सॉलिड स्टेट फिज़िक्स में गुओवेन मेंग और बिन चेन के नेतृत्व वाली टीम ने यह इलेक्ट्रोड बनाया। इसके लिए उन्होंने निकल, कोबाल्ट, आयरन, क्रोमियम और वैनेडियम नामक पांच धातुओं को एक ही हाई-एन्ट्रॉपी एंटीपेरोव्स्काइट संरचना में मिलाया। इसे अलग परत के रूप में चढ़ाने की बजाय, सीधे छिद्रयुक्त निकल फोम पर ही उगाया गया। यह शोध पत्रिका एसीएस नैनो में प्रकाशित हुआ।

क्षारीय घोल में, 100 मिलीएम्पियर प्रति वर्ग सेंटीमीटर की धारा घनत्व तक पहुंचने के लिए इस इलेक्ट्रोड को केवल 279 मिलीवोल्ट अतिरिक्त वोल्टेज की ज़रूरत पड़ी, और यह 500 घंटे से अधिक समय तक काम करता रहा। एनायन एक्सचेंज मेम्ब्रेन यानी ऋणायन विनिमय झिल्ली (AEM) इलेक्ट्रोलाइज़र में लगाने पर, इसने 1.662 वोल्ट के सेल वोल्टेज पर 500 मिलीएम्पियर प्रति वर्ग सेंटीमीटर धारा दी। यह 400 घंटे से अधिक समय तक बिना ज़्यादा गिरावट के स्थिर रहा।

विश्लेषण से पता चला कि यह इलेक्ट्रोड रासायनिक रूप से स्थिर नहीं रहा: इस्तेमाल के दौरान इसके कुछ धातु घटक धीरे-धीरे घुलते गए, जिससे सतह पर एक नई सक्रिय परत बन गई। मेंग के अनुसार, इससे उत्प्रेरक को नुकसान पहुंचने की बजाय, आवेश स्थानांतरण और ऑक्सीजन-मुक्ति दोनों बेहतर हुए।