प्रमुख ईंधन सेल सामग्री पर अनुसंधान में परिवर्तन

कॉर्नेल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने सामग्री के अंदर नैनोमैकेनिक्स का खुलासा किया है जो ईंधन कोशिकाओं और हाइड्रोजन उत्पादन जैसे अनुप्रयोगों के लिए वादा दिखाता है। यह खोज भौतिक स्थायित्व के बारे में धारणाओं को बदल देती है।

बेरियम ज़िरकोनेट-आधारित सिरेमिक के क्रॉस-सेक्शन की स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।छवि क्रेडिट: सनटिच ग्रुप

प्रोटॉन-कंडक्टिंग सिरेमिक सामग्री का एक वर्ग है जो सैद्धांतिक रूप से कुशल और टिकाऊ प्रणालियों के लिए आवश्यक सभी चीजें प्रदान करता है। ईंधन सेल इलेक्ट्रोलाइट – यह रासायनिक रूप से स्थिर है और एक उपयुक्त तापमान पर हाइड्रोजन आयनों का कुशलतापूर्वक परिवहन कर सकता है। हालांकि, प्रोटॉन-कंडक्टिंग सिरेमिक की यांत्रिक शक्ति अब तक अपेक्षाओं को पूरा करने में विफल रही है, और वांछनीय तापमान पर स्थानीय प्रदर्शन को सत्यापित नहीं किया गया है।

के नेतृत्व में एक शोध दल आंद्रेई सिंगरसामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के एक सहायक प्रोफेसर ने सीटू में बेरियम ज़िरकोनेट-आधारित सिरेमिक के नमूनों का निरीक्षण करने के लिए सुसंगत एक्स-रे विवर्तन तकनीकों का उपयोग किया, जिससे सामग्री की ईंधन में स्थायित्व की कमी के पीछे तंत्र का खुलासा हुआ। हमने एक अप्रत्याशित संरचनात्मक गतिविधि की खोज की जिसे माना जाता है कक्ष। परिणाम पत्रिका के 5 सितंबर के अंक में प्रकाशित किए गए थे। उन्नत विज्ञान.

पोस्टडॉक्टरल फेलो और अध्ययन के प्रमुख लेखक ओलेग गोरोबत्सोव ने कहा, “हमें उम्मीद से कहीं अधिक उच्च स्तर की संरचनात्मक गतिविधि मिली, और इस सामग्री में बहुत सक्रिय आंतरिक जीवन है।” “दरारें और गैर-संतुलन दोष लगातार उन सामग्रियों में दिखाई दे रहे हैं जिनकी हमें नैनोस्केल पर अधिक स्थिर होने की उम्मीद थी।”

इस खोज ने प्रोटॉन-संचालन सिरेमिक के लाभ के बारे में सोचा था। अधिकांश सॉलिड-स्टेट फ्यूल सेल 400 और 600 डिग्री सेल्सियस के बीच काम करते हैं, लेकिन प्रोटॉन-कंडक्टिंग सिरेमिक को 200 डिग्री से कम तापमान पर स्थिर और टिकाऊ ईंधन सेल सामग्री माना जाता था। गर्मी का रूप।

लेकिन सिंगर का कहना है कि खोज का मतलब यह नहीं है कि सामग्री का अब उच्च दक्षता वाले ईंधन कोशिकाओं के संभावित समाधान के रूप में मूल्यांकन नहीं किया जा रहा है।

सिंगर के शोध समूह का कहना है, “हरित हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी में भविष्य के स्थायी ऊर्जा समाधान का स्तंभ बनने की क्षमता है, जिसने ऊर्जा प्रौद्योगिकी के अभूतपूर्व दृष्टिकोण को प्राप्त करने के लिए विभिन्न प्रकार की एक्स-रे तकनीकों का उपयोग किया है। मैं था। “सीटू और ऑपरेंडो के अंतर्निहित तंत्र को समझने से गिरावट को कम करने और अंततः टिकाऊ सामग्री बनाने के लिए नए डिजाइन विचार उत्पन्न करने में मदद मिल सकती है।”

सिंगर ने कहा कि अपेक्षाकृत कम तापमान पर प्रोटॉन-कंडक्टिंग सिरेमिक के आश्चर्यजनक प्रदर्शन ने उनके शोध समूह को अन्य सामग्रियों के सीटू विश्लेषण में समान प्रदर्शन करने के लिए एक्स-रे तकनीकों का उपयोग करने के लिए प्रेरित किया।

सिंगर ने कहा, “हमने पाया कि प्रोटॉन-कंडक्टिंग सिरेमिक अपनी संरचना को बहुत आसानी से बदलते हैं, इसलिए हम अन्य सिरेमिक कंडक्टरों का पता लगाने की योजना बना रहे हैं, खासकर लिथियम-आयन बैटरी के लिए।”

अनुसंधान सह-लेखक जिन सैंटिविकसामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर, जिसका शोध समूह ऊर्जा भंडारण और हाइड्रोजन उत्पादन के लिए सामग्री का अध्ययन करता है, आगे प्रोटॉन-संचालन सिरेमिक के स्थायित्व को समझने की आवश्यकता पर जोर देता है।

“इन प्रोटॉन-संचालन सिरेमिक में ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए काफी संभावनाएं हैं, लेकिन उनकी स्थिरता को समझना मुश्किल हो गया है,” सनटिच ने कहा। “एक्स-रे तकनीक हमें यह देखने के लिए एक अनूठी खिड़की देती है कि वे कैसे नीचा दिखाते हैं और समस्या को कम करने के लिए हम क्या कर सकते हैं।”

चटनी: कर्नेल विश्वविद्यालय