વોશિંગ્ટન: વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રકાશ સંશ્લેષણની મદદથી સૌર ઉર્જાને હાઇડ્રોજન ઇંધણમાં બદલવામાં અભૂતપૂર્વ સફળતા પ્રાપ્ત કરી છે. આને આગળ વધારવા માટે વૈજ્ઞાનિકો પ્રકાશ સંશ્લેષણની મશીનરીનો સમાવેશ કરવા માગે છે. સંશોધનકારોએ 20 ઓગસ્ટના રોજ અમેરિકન કેમિકલ સોસાયટી (ACS) ફોલ 2020માં વર્ચુઅલ મિટિંગ દ્વારા તેમના પરિણામો રજૂ કર્યા. આ પરિણામ વિજ્ઞાન વિષયોની શ્રેણી પર 6,000 પ્રસ્તુતિઓ રજૂ કરે છે.
ઇઝરાઇલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજીના સંશોધનકારોનું એક ગ્રુપ ફોટોકૈટલિસ્ટ્ની રચના કરી રહ્યું છે જે પાણીને હાઇડ્રોજન ઇંધણમાં રૂપાંતરિત કરશે. અમીરાવે કહ્યું કે, જ્યારે અમે અમારા રોડના આકારના નેનોકણોને પાણીમાં નાખીએ છીએ અને તેના પર પ્રકાશ નાખીએ છીએ. તે પછી સકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઉત્પન્ન કરીએ છીએ.
અમીરાવે વધુમાં કહ્યું કે, પાણીના અણુઓ તૂટી જાય છે અને નકારાત્મક ચાર્જ કરેલા હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરે છે. તેથી સકારાત્મક ચાર્જ ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરે છે. સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ સાથે સંકળાયેલી બન્ને પ્રતિક્રિયાઓ એક સાથે થવી જોઇએ.સકારાત્મક ચાર્જનો લાભ લીધા વિના, સ્પષ્ટ કરેલા હાઇડ્રોજન સપ્લાયમાં મોકલી શકાતું નથી.
સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ, જે એકબીજામાં રુચિ રાખે છે અને પુન:સંગ્રહનું સંચાલન કરે છે, તેઓ એકબીજાથી દૂર થઈ જાય છે, જેના કારણે ઉર્જા ખોવાઈ જાય છે. તેની ખાતરી કરવા માટે ચાર્જ એકદમ અલગ છે.
સંશોધનકારોની ટીમે મેટલ અને મેટલ ઓક્સાઇડ ઉત્પ્રેરક સહિત વિવિધ સેમિકન્ડક્ટરના સંયોજનમાં અનોખા હીટોરોસ્ટ્રક્ચર્સ બનાવ્યા છે. મોડેલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધનકારોએ ઓક્સિકરણ અને ઘટાડાની પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કર્યો અને ઇંધણના ઉત્પાદનને હીટોરોસ્ટ્રક્ચરમાં ફેરફારી નાખ્યો .
2016 માં ટીમે ગોળાકાર કેડમિયમ-સેલેનાઇડ ક્વોન્ટમ ડોટ સાથે એક હીટોરોસ્ટ્રક્ચર ડિઝાઇન કર્યું હતું, જે સળિયા આકારના સલ્ફાઇડના ટુકડાની અંદર હતું.પ્લેટિનમ મેટાલિક કણ ઉપલા છેડે સ્થિત હતું. કેડમિયમ-સેલેનાઇડ કણો હકારાત્મક ચાર્જને આકર્ષિત કરે છે, જ્યારે નકારાત્મક ચાર્જ ઉપલા છેડે એકઠા થાય છે. ફોટોકૈટલિસ્ટ નૈનોપાર્ટિકલ કલાકોમાં હાઇડ્રોજનના 360,000 અણુઓ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
અમીરાવે કહ્યું કે ગ્રુપ તેમની ACS જર્નલ નેનો લેટર્સ માટે લીડ પ્રકાશિત કર્યા છે, જેમાં તેઓએ માત્ર અડધા પ્રતિક્રિયા (ઘટાડો) નો અભ્યાસ કર્યો છે. ફોટોકાટેલેટીક સિસ્ટમ્સને ઓક્સીકરણ અમે ઘટાડો બન્નેની પ્રતિક્રિયામાં કામ કરે છે.અમે અત્યાર સુધી સૌર ઉર્જાને અંધણમાં રૂપાંતરિત ન હતું કર્યું.
તેમણે કહ્યું કે અમને હજી પણ ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાની જરૂર છે, જે ક્વોન્ટમ ડોટમાં સતત ઇલેક્ટ્રોન પહોંચાડી શકે છે. પાણીની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા મલ્ટિ-સ્ટેપ પ્રક્રિયા દરમિયાન થાય છે અને પરિણામે તે એક મોટો પડકાર રહે છે.સંશોધનકારોએ શોધી કાઢયું કે, તેઓ પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરી શકે છે અને બેન્જિલ્ડામીનને બેન્જલહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે.યુ.એસ. ઉર્જા વિભાગે ફોટોકૈટલિસિસ દ્વારા હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે 'વ્યવહારિક શક્યતા મર્યાદા' તરીકે 5 થી 10 ટકાની વ્યાખ્યા આપી છે.
આ પ્રભાવશાળી પરિણામોએ સંશોધનકર્તાઓને તે શોધવા માટે પ્રોત્સાહીત કર્યું છે કે, શું ઉચ્ચ સૌર ઉર્જાથી રાસાયણિક ઉર્જા રૂપાંતર સુધીના અન્ય સંયોજનો છે કે નહીં. ટીમે આવું કરવા માટે AIનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
સંશોધનકારો આદર્શ ઇંધણ ઉત્પાદક સંયોજન માટે રાસાયણિક સંરચનાઓને શોધવા માટે અલ્ગોરિધમનો વિકાસ કરી રહ્યા છે.આ સિવાય તેઓ ફોટો સિસ્ટમમાં સુધારો કરવાની રીતની પણ તપાસ કરી રહ્યા છે.
અમીરાવ જણાવે છે કે, આ કૃત્રિમ પદ્ધતિ અત્યાર સુધી ફળદાયી સાબિત થઈ છે, જ્યારે પાણીની ઓક્સિડેશનને ફોટોક્રોકલ તુલનામાં ટેકો આપે છે જે અન્ય સમાન સિસ્ટમો દ્વારા ઉત્પાદિત કરતા 100 ગણા વધારે છે.
