Clever device efficiently: चीनी शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने एक समुद्री जल इलेक्ट्रोलाइज़र का प्रदर्शन किया है जो एक व्यावसायिक मीठे पानी के इलेक्ट्रोलाइज़र के रूप में महीनों तक कुशलता से काम करता है और खुद को मौत के घाट उतारता है। ऐसा भी लगता है कि ये मशीनें लिथियम भी निकाल सकती हैं।
अक्षय रूप से उत्पादित हाइड्रोजन के साथ एक समस्या यह है कि यह ताजे पानी का उपयोग करता है – और दुनिया की एक चौथाई आबादी पहले से ही हर साल कम से कम एक महीने पानी की गंभीर कमी का सामना कर रही है, ताजा पानी कभी भी अधिक परिमित और कीमती संसाधन है। इसलिए प्रौद्योगिकियां जो प्रचुर मात्रा में समुद्री जल से हाइड्रोजन को इलेक्ट्रोलाइज कर सकती हैं जो अधिकांश ग्रह को कवर करती हैं, जांच का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं।
आप समुद्री जल को अलवणीकृत कर सकते हैं
और फिर उसे विभाजित कर सकते हैं, लेकिन यह एक अच्छा समाधान नहीं है; आपकी अधिकांश इनपुट ऊर्जा डीसल प्रक्रिया में खो जाती है, और इससे आपके द्वारा बनाए जा रहे हाइड्रोजन की कीमत बढ़ जाती है। बहुत सी प्रत्यक्ष समुद्री जल इलेक्ट्रोलिसिस मशीनें भी हैं, लेकिन अधिकांश वाणिज्यिक अर्थों में उपयोगी होने के लिए बहुत जल्दी मर जाती हैं; जटिल समुद्र के काढ़े में कोराइड आयन एनोड पर अत्यधिक संक्षारक क्लोरीन गैस में बदल जाते हैं, और यह इलेक्ट्रोड को खा जाते हैं और उत्प्रेरक को तब तक नीचा दिखाते हैं जब तक कि मशीन काम करना बंद नहीं कर देती।
चीन की नानजिंग टेक यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं का मानना है कि उन्होंने इस समस्या का हल खोज लिया है। नेचर में पिछले महीने प्रकाशित एक अध्ययन में , नानजिंग टीम ने प्रत्यक्ष समुद्री जल इलेक्ट्रोलिसिस मशीन का प्रदर्शन किया जो बिना विफल हुए 3,200 घंटे (133 दिन) से अधिक समय तक चली। वे कहते हैं कि यह कुशल, स्केलेबल है और मीठे पानी के स्प्लिटर की तरह “ऑपरेशन लागत में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना” संचालित होता है।
टीम का इलेक्ट्रोलाइज़र समुद्री जल को केंद्रित पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड इलेक्ट्रोलाइट और सस्ते, जलरोधी, सांस लेने योग्य, एंटी-बायोफ्लिंग, PTFE- आधारित झिल्लियों का उपयोग करके पूरी तरह से अलग रखता है। ये झिल्लियां तरल पानी को गुजरने से रोकती हैं, लेकिन वे जल वाष्प को गुजरने देती हैं। समुद्री जल पक्ष और इलेक्ट्रोलाइट पक्ष के बीच जल वाष्प के दबाव में अंतर “समुद्री जल पक्ष में सहज समुद्री जल गैसीकरण (वाष्पीकरण) के लिए एक प्रेरणा शक्ति प्रदान करता है।”
तो आपको जो मिलता है वह है बिना किसी अतिरिक्त ऊर्जा इनपुट के समुद्र के पानी से तेजी से वाष्पित होने वाला शुद्ध पानी, फिर PTFE झिल्ली को पार करना और एक तरल के रूप में इलेक्ट्रोलाइट में अवशोषित हो जाना। नानजिंग टीम के अनुसार, यह पानी को 100% अन्य आयनों के माध्यम से जाने देता है और अवरुद्ध करता है जो इलेक्ट्रोड या झिल्ली को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
टीम ने शेन्ज़ेन बे से समुद्री जल में मध्यम आकार के सूटकेस के एक जोड़े के आकार के बारे में एक कॉम्पैक्ट 11-सेल इलेक्ट्रोलाइज़र बॉक्स का परीक्षण किया। इसने 133 दिनों के परीक्षण के दौरान प्रति घंटे लगभग 386 लीटर हाइड्रोजन गैस उत्पन्न की, जो बहुत अधिक लगती है, लेकिन यदि यह मानक वायुमंडलीय दबाव पर है, तो 386 लीटर केवल 31.652 ग्राम हाइड्रोजन का प्रतिनिधित्व करता है। एक ईंधन सेल EV के संदर्भ में यह मानते हुए कि एक कार 1 किलो हाइड्रोजन पर लगभग 100 किमी (62 मील) चलती है, इस 11-सेल डिवाइस ने लगभग 3.2 किमी (2 मील) कार चलाने के लिए प्रति घंटे पर्याप्त हाइड्रोजन उत्पन्न की। फिर भी, यह सिर्फ एक छोटी सी परीक्षण इकाई है।
दक्षता के संदर्भ में, इलेक्ट्रोलाइज़र ने उत्पादित हाइड्रोजन के प्रत्येक सामान्य घन मीटर (Nm 3 ) के लिए लगभग 5 kWh की खपत की। चूँकि हाइड्रोजन प्रति एनएम 3 में लगभग 3.544 kWh ऊर्जा का वहन करती है , यह समुद्री जल इलेक्ट्रोलाइज़र लगभग 71% दक्षता पर संचालित होता है। यह निश्चित रूप से बहुत सारे मौजूदा इलेक्ट्रोलाइज़र तकनीक के बॉलपार्क में है, हालांकि यह कुछ उभरते हुए अति-कुशल डिज़ाइनों के साथ नहीं रहता है, जैसे कि हिसाटा का 95%-कुशल केशिका-फ़ीड डिज़ाइन।
महत्वपूर्ण रूप से, समुद्री जल में साढ़े चार महीने के बाद भी उपकरण पूरी क्षमता से काम कर रहा था
परीक्षण के बाद के विश्लेषण ने इलेक्ट्रोलाइट में “अशुद्धता आयनों में कोई स्पष्ट वृद्धि नहीं” दिखाई, “पीटीएफई झिल्ली की 100% आयन-अवरुद्ध दक्षता का सुझाव” और उत्प्रेरक परतों पर कोई जंग दिखाई नहीं दे रही थी। शोधकर्ताओं का कहना है कि अब प्रदर्शन में सुधार के लिए बहुत सारे रास्ते खुले हैं, क्योंकि समुद्री जल से मीठे पानी को निकालने का मूल सिद्धांत सिद्ध हो चुका है।
क्या अधिक है, इसे लिथियम-संग्रह मशीन के रूप में भी विकसित किया जा सकता है। मेरे से बेहतर यादों वाले पाठकों को एक कहानी याद आ सकती है जिसे हमने 2020 में वापस प्रकाशित किया था, जिसमें सऊदी अरब के किंग अब्दुल्ला यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंट टेक्नोलॉजी (KAUST) की एक टीम ने एक समुद्री जल-इलेक्ट्रोलाइजिंग उपकरण का विकास और परीक्षण किया था, जो समुद्री जल से लिथियम फॉस्फेट को भी चूसता था। विशेष सिरेमिक झिल्ली का उपयोग करना।
यह पूरी तरह से एक अलग प्रणाली है, लेकिन नानजिंग टीम ने यह देखने के लिए थोड़ा परीक्षण किया कि उनकी वाष्पीकरण प्रक्रिया ने समुद्री जल में लिथियम की सांद्रता को कैसे प्रभावित किया। उन्होंने कुछ सौ घंटों के बाद 42 गुना महत्वपूर्ण वृद्धि देखी, और वे कुछ लिथियम कार्बोनेट क्रिस्टल को अवक्षेपित करने में सक्षम थे, यह सुझाव देते हुए कि आगे के विकास के साथ, ये मशीनें हाइड्रोजन और बैटरी धातुओं दोनों से राजस्व उत्पन्न करने में सक्षम हो सकती हैं – जो कि हो सकता है वाणिज्यिक उत्थान और स्केलिंग के मामले में भारी वृद्धि होगी।