उत्प्रेरक स्थिरतेत यश
संशोधकांनी कमी-तापमानाच्या हायड्रोजन इंधन पेशींसाठी डिझाइन केलेली एक नवीन उत्प्रेरक रचना उघड केली आहे, जी 150,000 ऑपरेशनल सायकल्सनंतर त्याच्या सुरुवातीच्या कामगिरीच्या 85% टिकवून ठेवून उल्लेखनीय टिकाऊपणा दर्शवते. हा विकास इंधन सेल तंत्रज्ञानातील एका प्रमुख आव्हानाला संबोधित करतो: कालांतराने उत्प्रेरकांचा ऱ्हास, ज्यामुळे हायड्रोजन इंधन पेशींचे आयुष्य आणि व्यावसायिक व्यवहार्यता मर्यादित झाली आहे.
शास्त्रज्ञांच्या एका पथकाने विकसित केलेला हा उत्प्रेरक, इंधन सेलच्या आतल्या कठोर परिस्थितीचा सामना करण्यासाठी विशेषतः अभियांत्रिकी केला आहे, जेथे वारंवार सुरू-थांबा चक्रे आणि चढ-उतार होणारे भार सामग्रीचा थकवा निर्माण करू शकतात. विस्तारित संख्येच्या चक्रांवर उच्च कामगिरी राखून, हा नवीन उत्प्रेरक इंधन पेशींचे कार्यात्मक आयुष्य लक्षणीयरीत्या वाढवू शकतो, ज्यामुळे ते वाहनांपासून स्थिर वीज निर्मितीपर्यंतच्या अनुप्रयोगांसाठी अधिक व्यावहारिक बनतात.
टिकाऊपणाच्या आव्हानाला सामोरे जाणे
पारंपारिक इंधन सेल उत्प्रेरक, बहुतेकदा प्लॅटिनमवर आधारित, कणांची वाढ, विरघळणे आणि कार्बन सपोर्टची गंज यामुळे ऱ्हास सहन करतात. या समस्यांमुळे इलेक्ट्रोकेमिकल पृष्ठभाग क्षेत्र आणि उत्प्रेरक क्रियाकलाप हळूहळू कमी होतो, ज्यामुळे कार्यक्षमता आणि वीज उत्पादन कमी होते. नवीन उत्प्रेरक रचनेचे उद्दिष्ट नाविन्यपूर्ण संरचनात्मक डिझाइन आणि सामग्री रचनेद्वारे या ऱ्हासाच्या यंत्रणा कमी करणे आहे.
उपलब्ध माहितीमध्ये उत्प्रेरकाची रचना आणि संरचनेचे तपशील पूर्णपणे उघड केलेले नसले तरी, 150,000 सायकल्सनंतर नोंदवलेली कामगिरी टिकवून ठेवणे पारंपारिक उत्प्रेरकांपेक्षा लक्षणीय सुधारणा सुचवते. संदर्भासाठी, सामान्य ऑटोमोटिव्ह इंधन सेल स्टॅक सुमारे 5,000 ते 10,000 तास टिकण्याची अपेक्षा आहे, ज्यामध्ये कामगिरीचा ऱ्हास हा त्यांच्या आयुष्याच्या शेवटचा प्रमुख घटक आहे. 150,000 सायकल्स सहन करू शकणारा उत्प्रेरक इंधन पेशी जास्त काळ टिकण्यास सक्षम करू शकतो, देखभाल खर्च कमी करतो आणि एकूण अर्थव्यवस्था सुधारतो.
हायड्रोजन इंधन सेल अवलंबनासाठी परिणाम
ही प्रगती अशा वेळी आली आहे जेव्हा हायड्रोजन इंधन पेशी वाहतूक आणि जड उद्योगांचे डीकार्बोनायझेशन करण्यासाठी एक महत्त्वाचे तंत्रज्ञान म्हणून वाढत्या प्रमाणात पाहिल्या जात आहेत. इंधन पेशी बॅटरीच्या तुलनेत उच्च ऊर्जा घनता आणि जलद रिफ्युएलिंग वेळा देतात, ज्यामुळे त्या लांब पल्ल्याच्या ट्रक, बस, ट्रेन आणि अगदी सागरी जहाजांसाठी आकर्षक बनतात. तथापि, प्लॅटिनमची उच्च किंमत आणि इंधन सेल घटकांची मर्यादित टिकाऊपणा हे व्यापक अवलंबनासाठी प्रमुख अडथळे आहेत.
उत्प्रेरक स्थिरता सुधारून, हा नवीन विकास इंधन सेल प्रणालींच्या एकूण मालकीचा खर्च कमी करू शकतो. दीर्घकाळ टिकणारे उत्प्रेरक म्हणजे कमी बदल आणि कमी डाउनटाइम, जे व्यावसायिक फ्लीट ऑपरेटर्ससाठी महत्त्वपूर्ण आहे. याव्यतिरिक्त, जर उत्प्रेरक कामगिरीचा त्याग न करता प्लॅटिनम लोडिंग कमी करण्यास अनुमती देत असेल, तर ते थेट इंधन सेल स्टॅकची किंमत कमी करू शकते, ज्यामुळे ते अंतर्गत ज्वलन इंजिन आणि बॅटरी-इलेक्ट्रिक प्रणालींशी अधिक स्पर्धात्मक बनतात.
संभाव्य अनुप्रयोग आणि भविष्यातील संशोधन
नवीन उत्प्रेरक कमी-तापमानाच्या हायड्रोजन इंधन पेशींसाठी डिझाइन केले आहे, जे सुमारे 60-80°C तापमानात कार्य करतात. ऑटोमोटिव्ह आणि पोर्टेबल अनुप्रयोगांसाठी हे सर्वात सामान्य प्रकारचे इंधन पेशी आहेत. 150,000 सायकल्सवर कामगिरी टिकवून ठेवण्याची क्षमता इंधन पेशींना अधिक मागणी असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये वापरण्यास सक्षम करू शकते, जसे की जड-ड्युटी ट्रक जे त्यांच्या आयुष्यात जास्त मायलेज जमा करतात.
भविष्यातील संशोधन कदाचित या उत्प्रेरकाच्या उत्पादनाच्या विस्तारावर, त्याची किंमत-प्रभावीता सुनिश्चित करण्यावर आणि पूर्ण-प्रमाणातील इंधन सेल स्टॅकमध्ये एकत्रित करण्यावर केंद्रित असेल. याव्यतिरिक्त, संशोधक उच्च तापमानात कार्यरत किंवा मिथेनॉल सारख्या पर्यायी इंधनांचा वापर करणाऱ्या इतर प्रकारच्या इंधन पेशींवर समान आर्किटेक्चरल तत्त्वे लागू करता येतात का याचा शोध घेऊ शकतात.
निष्कर्ष
150,000 सायकल्सनंतर 85% कामगिरी टिकवून ठेवणाऱ्या उत्प्रेरकाचा विकास हा हायड्रोजन इंधन सेल तंत्रज्ञानातील एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे. ऊर्जा वाहक म्हणून हायड्रोजनच्या व्यापक तैनातीमध्ये अनेक आव्हाने कायम असली तरी, उत्प्रेरक टिकाऊपणातील सुधारणा आपल्याला अशा भविष्याच्या जवळ आणतात जिथे इंधन पेशी विश्वसनीयपणे वाहने चालवू शकतात आणि स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करू शकतात. संशोधन सुरू असताना, हे यश हायड्रोजन अर्थव्यवस्थेकडे संक्रमणाला गती देण्यासाठी महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावू शकते.
हा लेख Interesting Engineering च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on interestingengineering.com