शाश्वत ऊर्जा उपायांच्या दिशेने एक महत्त्वपूर्ण प्रगती करताना, भारतीय संशोधकांनी एक नवीन, किफायतशीर, धातू-मुक्त उत्प्रेरक विकसित केला आहे जो यांत्रिक ऊर्जा गोळा करून कार्यक्षमतेने हायड्रोजन (H₂) इंधन तयार करू शकतो. हा नवोपक्रम हिरव्या हायड्रोजन तंत्रज्ञानातील एक मोठी प्रगती दर्शवितो आणि जीवाश्म इंधनांना स्वच्छ पर्यायांकडे एक आशादायक मार्ग प्रदान करतो.
जवाहरलाल नेहरू सेंटर फॉर अॅडव्हान्स्ड सायंटिफिक रिसर्च (JNCASR), बेंगळुरू येथील केमिस्ट्री अँड फिजिक्स ऑफ मटेरियल्स युनिटचे प्राध्यापक तपस के. माजी यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन, दाता-स्वीकारकर्ता आधारित सहसंयोजक सेंद्रिय फ्रेमवर्क (COF) सादर करते जे पाण्याचे विभाजन करण्यासाठी अत्यंत कार्यक्षम पायझोकॅटलिस्ट म्हणून कार्य करते – एक पद्धत जी हायड्रोजनला पाण्याच्या रेणूंपासून वेगळे करते.
धातू-आधारित फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थांवर जास्त अवलंबून असलेल्या पारंपारिक उत्प्रेरकांपेक्षा वेगळे, नवीन COF प्रणाली पूर्णपणे सेंद्रिय आणि धातू-मुक्त आहे. ती दाता रेणू म्हणून ट्रिस (4-अमिनोफेनिल)अमाइन (TAPA) आणि स्वीकारकर्ता म्हणून पायरोमेलिटिक डायनहाइड्राइड (PDA) पासून बनलेली आहे. हे पदार्थ एकमेकांशी जोडलेले असतात ज्यामुळे फेरिइलेक्ट्रिक (FiE) ऑर्डरिंग म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या एका अद्वितीय संरचनात्मक घटनेला जन्म मिळतो.
“हे यश जड किंवा संक्रमण धातू-आधारित उत्प्रेरकांवर पारंपारिक अवलंबित्वाला आव्हान देते, स्केलेबल, शाश्वत हायड्रोजन उत्पादन प्रणालींच्या विकासात एक नवीन दिशा देते,” असे प्रो. माजी म्हणाले.
या पदार्थाला वेगळे करणारी गोष्ट म्हणजे त्याची स्पंजसारखी सच्छिद्र रचना जी कार्यक्षम पाण्याचा प्रसार आणि चार्ज कॅरियर्सपर्यंत पोहोच सुलभ करते. COF मधील FiE ऑर्डरिंग छिद्रांच्या पृष्ठभागावर तीव्र स्थानिक विद्युत क्षेत्रे तयार करते, ज्यामुळे उच्च-घनता चार्ज संचय शक्य होतो आणि परिणामी, हायड्रोजन इंधनाचे उच्च उत्पादन होते.
JNCASR चे सहयोगी प्रो. उमेश व्ही. वाघमारे यांनी सैद्धांतिक अंतर्दृष्टी दिली आहे जी दर्शविते की COF च्या इलेक्ट्रॉनिक रचनेत जोडलेले ऊर्जा पट्टे आणि द्विध्रुवीय क्रम आहेत. यामुळे जाळीची अस्थिरता निर्माण होते, ज्यामुळे यांत्रिक दाबासह गतिमान संवाद शक्य होतो. यांत्रिकरित्या उत्तेजित केल्यावर, पदार्थ इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या निर्माण करतो, ज्यामुळे पाण्याचे विभाजन करण्याची प्रतिक्रिया अपवादात्मक कार्यक्षमतेने उत्प्रेरक होते.
अॅडव्हान्स्ड फंक्शनल मटेरियल्समध्ये प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासात JNCASR मधील संशोधक सुश्री अद्रिजा घोष, सुश्री सुरभी मेनन, डॉ. संदीप बिस्वास आणि डॉ. अनुपम डे यांचा समावेश असलेल्या बहुविद्याशाखीय पथकाचा समावेश होता. इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स एज्युकेशन अँड रिसर्च (IISER), पुणे येथील डॉ. सुप्रिया साहू आणि प्रो. रामामूर्ती बूमीशंकर आणि व्रोकला युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी, पोलंड येथील प्रो. जान के. जरेबा यांचे अतिरिक्त योगदान होते.
हे नाविन्यपूर्ण उत्प्रेरक केवळ महागड्या आणि पर्यावरणाला हानिकारक धातूंवरील अवलंबित्व कमी करत नाही तर स्वच्छ ऊर्जा निर्मितीसाठी कंपन किंवा दाब यासारख्या सभोवतालच्या यांत्रिक उर्जेचा वापर करण्यासाठी एक व्यवहार्य पद्धत देखील प्रदान करते. हा विकास भारताच्या राष्ट्रीय हरित हायड्रोजन मिशनशी सुसंगत आहे, ज्याचा उद्देश मोठ्या प्रमाणात हरित हायड्रोजन उत्पादनाला प्रोत्साहन देणे आणि या उदयोन्मुख क्षेत्रात देशाला जागतिक नेता म्हणून स्थान देणे आहे.
अक्षय ऊर्जा स्रोतांकडे संक्रमणाची जागतिक निकड लक्षात घेता, या धातू-मुक्त पायझोकॅटलिस्टचे यश कार्यक्षम, स्वच्छ आणि शाश्वत हायड्रोजन इंधन तंत्रज्ञान सक्षम करण्यासाठी एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे.
