ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலனின் திறனை நான்கு மடங்கு உயர்த்திய சீன குழு

பீஜிங் தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் விஞ்ஞானிகள், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலன்களின் மின் திறன் உற்பத்தியை அதிகரிக்கும் புதிய வினையூக்கி வடிவமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த ஆய்வு, சான்றுணர்வு பெற்ற (peer-reviewed) Science இதழில் வியாழக்கிழமை வெளியானது. இது புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு எரிபொருள் கலன்கள் (PEMFC) எனப்படும், ஏற்கெனவே பல ஹைட்ரஜன் வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் தொழில்நுட்பத்துக்கானது. இந்த கலன்கள் ஹைட்ரஜனின் வேதிசக்தியை நேரடியாக மின்சாரமாக மாற்றி, தண்ணீரை மட்டுமே வெளியேற்றமாகத் தருகின்றன.

PEMFC கலனுக்குள், ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் ஆனோடில் புரோட்டான்களாகவும் எலக்ட்ரான்களாகவும் பிரிகின்றன. புரோட்டான்கள் ஒரு மின்பகுளி சவ்வு வழியாக கனோடை அடைகின்றன; எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாகச் சென்று மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. வினையூக்கி அடுக்கு வழியாக புரோட்டான்கள் எவ்வளவு வேகமாக நகர்கின்றன என்பதே தடையாக இருந்தது. நாஃபியான் (Nafion) போன்ற வழக்கமான பொருட்கள் நானோ அளவில் இறுக்கமாக அடுக்கப்பட்ட அமைப்புகளை உருவாக்கி, புரோட்டான் நகர்வைத் தடுக்கின்றன.

பீஜிங் குழு, ப்ரான்ஸ்டெட் அமிலம்-லூயிஸ் காரம் இடைமுகம் எனப்படும் புதிய அமைப்பை வடிவமைத்தது — இது ரிலே ஓட்டப் போட்டி போல செயல்படுகிறது. புரோட்டான்கள் நேரடியாக வினையூக்கி மேற்பரப்பை அடைவதற்குப் பதிலாக, இடைப்பட்ட 'தீவுகளுக்கு' இடையே தாவிச் செல்கின்றன. ஆய்வக சோதனைகளில், இது புரோட்டான் பரவலை பத்து மடங்கு அதிகரித்தது, புரோட்டான் கடத்துத்திறனை 6.5 மடங்கு மேம்படுத்தியது. மேலும், ஒரு வேதி வினை நடைபெறுவதற்கு முன் புரோட்டான்கள் கடக்க வேண்டிய ஆற்றல் தடையான செயல்படு ஆற்றலை இது பாதிக்கும் மேலாகக் குறைத்தது.

வழக்கமான இயக்க நிலைகளில், இந்தப் புதிய வடிவமைப்பு வழக்கமான கலன்களை விட நான்கு மடங்கு அதிக மின் திறனை உற்பத்தி செய்தது. இது 0.7 வோல்ட்டில் ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 0.75 வாட் அளவை எட்டியது, அதுவும் சொற்ப அளவு பிளாட்டினத்தை மட்டுமே பயன்படுத்தி. பிளாட்டினம் ஒரு கிராமுக்கு 6.9 கிலோவாட் மின் திறனை இது வழங்கியது, தற்போதைய சிறந்த எரிபொருள் கலன் தொழில்நுட்பங்களையும் மிஞ்சியது. 30,000 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும், இது தனது ஆரம்ப உச்சபட்ச திறனில் 63 சதவீதத்தைத் தக்கவைத்தது — வழக்கமான கலன்களில் இது வெறும் 30 சதவீதமே. இந்த முன்னேற்றங்கள் விண்வெளி பணிகள் போன்ற கடினமான பயன்பாடுகளில் குறிப்பாக மதிப்புமிக்கதாக இருக்கக்கூடும் என்று ஆய்வாளர்கள் தெரிவித்தனர்.

சீனாவின் ஹைட்ரஜன் துறை விரிவடைந்து வரும் நிலையில் இந்த முன்னேற்றம் வந்துள்ளது. 2025 ஆம் ஆண்டு இறுதியில், உற்பத்தி திறன் ஆண்டுக்கு 51 மில்லியன் டன்னைத் தாண்டியது, மேலும் சுமார் 32,000 எரிபொருள்-கலன் வாகனங்கள் சீனாவின் சாலைகளில் இயங்கின. எனினும், பெரும் தடைகள் இன்னும் உள்ளன. இந்த தொழில்நுட்பத்தை தொழில்துறை அளவில் உற்பத்தி செய்யவும் மலிவு விலையில் தக்கவைக்கவும் முடியும் என்பதை ஆய்வாளர்கள் இன்னும் நிரூபிக்க வேண்டும். நீண்டகால பாதுகாப்பு மற்றும் நம்பகத்தன்மையையும் உறுதிப்படுத்த வேண்டும்.