ಇಂಧನದ

ವಾಹನಗಳು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಪಾಲಿಮರ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳ ವೆಚ್ಚ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ರಸ್ತುತ ದುಬಾರಿ ಪ್ಲಾಟಿನಂ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ಕೋಶ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಪ್ಲ್ಯಾಟಿನಮ್-ಗುಂಪು ಮೆಟಲ್ (PGM) ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಪರ್ಯಾಯಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಲಾಸ್ ಅಲಾಮೊಸ್ ಮತ್ತು ಓಕ್ ರಿಡ್ಜ್ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿನ ಹೊಸ ಕೆಲಸವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ ಕಷ್ಟ ಇಂಧನ-ಕೋಶ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂಶೋಧನೆಯು ಈ ವಾರವನ್ನು ಸೈನ್ಸ್ ಜರ್ನಲ್ನಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ.

"ಈ ಪರಿಶೋಧನೆಯು ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾದುದು ಎಂದರೆ ಈ ಪರ್ಯಾಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿರುವುದರ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಇದು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ" ಎಂದು ಲಾಸ್ ಅಲಾಮೊಸ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿಯಲ್ಲಿನ ಯೋಜನೆಯ ಮುಖ್ಯಸ್ಥ ಪಯೋಟ್ರ್ ಝೆಲೆನೆ ಹೇಳಿದರು. "ನಾವು ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸುತ್ತಿದ್ದೆವು, ಆದರೆ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳದೆ, ರಚನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಒಳನೋಟಗಳಿಲ್ಲದೆ, ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರಗತಿ ಬಹಳ ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿತ್ತು".

ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನದ ನಿರ್ಮಾಣ, ಲಾಸ್ ಅಲಾಮೊಸ್ ನೇತೃತ್ವದ ತಂಡವು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ ಪ್ಲ್ಯಾಟಿನಮ್ ಪರ್ಯಾಯಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಿದೆ, ಅದು ವಾಹನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ PGM ಇಂಧನ ಕೋಶ ವೇಗವರ್ಧಕಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಓಕ್ ರಿಡ್ಜ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿಯಲ್ಲಿ (ORNL) ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು ಬಳಸಿದ ಸಂಶೋಧಕರು, ವೇಗವರ್ಧನೆ ನಡೆಯುವ ಕಾದಂಬರಿ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೇ-ಪರಮಾಣು ಸಕ್ರಿಯ ಸೈಟ್ಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವೀಕ್ಷಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು, ಇದು PGM- ಮುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳ ದಕ್ಷತೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಅನನ್ಯ ಒಳನೋಟಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸಿತು.

ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಇಂಧನದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕಟಾಲಿಕ್ ಆಕ್ಸಿಡೇಷನ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕಾರ್ಟೈಟಿಕ್ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಪ್ಲಾಟಿನಮ್ ಸಹಾಯಕಗಳು ಬಳಸಬಲ್ಲ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಒಂದು ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾದ, ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ PGM- ಮುಕ್ತ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪರ್ಯಾಯವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ, ಆದರೆ ಈ ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಎಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಹೇಗೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುವುದು ದೀರ್ಘಕಾಲದ ಸವಾಲನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ನಿಜ, ಝೆಲೆನ್ ಗಮನಸೆಳೆದಿದ್ದಾರೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಇಂಧನ ಕೋಶದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ನಿಧಾನವಾದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ, ಅಥವಾ ORR, ಪ್ಲಾಟಿನಮ್ನ ಗಮನಾರ್ಹ 'ಲೋಡ್ ಮಾಡುವಿಕೆ' ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ.

ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಹೊಸ ವಸ್ತುವು ಕಬ್ಬಿಣ-ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಕಾರ್ಬನ್ (Fe-N-C) ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯಾಗಿದ್ದು, ಎರಡು ನೈಟ್ರೊಜನ್ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದು ಹೈರಾರ್ಕಿಕಲ್ ರಂಧ್ರ ರಚನೆಯನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕಕ್ಕೆ ಇಂಗಾಲದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ದೊಡ್ಡ ಭಾಗವನ್ನು ಒಡ್ಡಲು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ. ಇಂಧನ ಕೋಶದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಇಂಧನ ಕೋಶದ ಪರೀಕ್ಷಾ-ನಿದರ್ಶನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗಳಲ್ಲಿ ದಾಖಲಿಸಲಾದಂತೆ ಪ್ಲಾಟಿನಮ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಒಂದು ಮಹತ್ವದ ಮುಂಗಡವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದೆ.

ORNL ನ ವಿಘಟನೆ-ಸರಿಪಡಿಸಿದ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯ ಬಳಕೆಯ ಮೂಲಕ, ORNL ಸಂಶೋಧಕರು ಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾದ ORR ಸಕ್ರಿಯ ಸೈಟ್, FeN4 ನ ಮೊದಲ ನೇರವಾದ ಅವಲೋಕನವನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.

"ಈ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ತಾಣಗಳ ಪರಮಾಣು ದೃಶ್ಯೀಕರಣ ಎರಡರೊಂದಿಗೂ, ನಾವು ಪ್ಲಾಟಿನಂ ಅನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಅಂತರವನ್ನು ಮುಕ್ತಾಯಗೊಳಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಆಟೊಮೋಟಿವ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಾಗಿ ಸ್ಕೇಲ್ ಮಾಡಲಾಗುವುದು" ಎಂದು ಕ್ಯಾರೆನ್ ಮೋರ್, ORNL ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ತಂಡದ ಮುನ್ನಡೆ.

ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Fe-N-C ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು FeN4 ಸಕ್ರಿಯ-ಸೈಟ್ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಲಾಸ್ ಅಲಾಮೊಸ್ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ನಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ವಿಧಾನವೆಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿತ್ತು.

"ಈ ಪತ್ರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ನಾವು ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಪಿಜಿಎಂ-ಮುಕ್ತ ಆಮ್ಲಜನಕ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗವರ್ಧಕದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ನಿರ್ಧಾರಿತ ಉನ್ನತ ಚಟುವಟಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಕಟ್ಟಿರುತ್ತೇವೆ" ಎಂದು ಝೆಲೆನೆ ಹೇಳಿದರು.

ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳ ಕುರಿತಾದ ಲಾಸ್ ಅಲಾಮೊಸ್ನ ಸಂಶೋಧನೆಯು ರಾಷ್ಟ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಭದ್ರತೆಯನ್ನು ಬಲಪಡಿಸುವ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಮಿಷನ್ಗೆ ಬೆಂಬಲವಾಗಿ ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಆಯ್ಕೆಗಳನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ.