ग्राफीन-रक्षित हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाएँ ट्रक की दक्षता बढ़ाती हैं

UCLA और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन के शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के लिए ऐसा प्लैटिनम उत्प्रेरक बनाया है जिसमें छोटे ग्राफीन पॉकेट धातु के कणों की रक्षा करते हैं। 90,000 त्वरित वोल्टेज चक्रों के बाद शक्ति में कमी 1.1% से कम रही। 200,000 घंटे से अधिक का जीवनकाल इस परीक्षण से निकला अनुमान है; कोई ट्रक इस प्रणाली के साथ इतने घंटे चला नहीं है।

भारी वाहनों में हाइड्रोजन क्यों?

ईंधन कोशिका हाइड्रोजन की रासायनिक ऊर्जा को बिजली में बदलती है और वाहन के चलने के दौरान पानी निकालती है। लंबी दूरी, भारी सामान और ईंधन भरने में लगने वाला समय कुछ ट्रक मार्गों पर हाइड्रोजन को विचारणीय विकल्प बनाते हैं। इसका मतलब यह नहीं कि बैटरी वाले ट्रक किसी मार्ग पर काम नहीं कर सकते। सही विकल्प दूरी, लागत, चार्जिंग और हाइड्रोजन उपलब्धता पर निर्भर है। हाइड्रोजन के उत्पादन और परिवहन से होने वाले उत्सर्जन भी पूरे पर्यावरणीय हिसाब में आते हैं।

उत्प्रेरक टिकाऊ होना क्यों जरूरी है?

प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन ईंधन कोशिका में प्रतिक्रिया तेज करने के लिए उत्प्रेरक चाहिए। बार-बार वोल्टेज बदलने से प्लैटिनम और उसके मिश्रधातु की सक्रियता घट सकती है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने भारी वाहन के पूरे ईंधन कोशिका सिस्टम के लिए 30,000 घंटे का अंतिम टिकाऊपन लक्ष्य रखा था। एक उत्प्रेरक के अनुमानित जीवन को टैंक और बाकी हिस्सों के जीवन जैसा नहीं मानना चाहिए।

ग्राफीन पॉकेट में प्लैटिनम

Nature Nanotechnology के अध्ययन में शुद्ध प्लैटिनम के बेहद छोटे कणों को ग्राफीन पॉकेट में रखा गया और नीचे छिद्रयुक्त Ketjenblack कार्बन का सहारा दिया गया। इस रचना का उद्देश्य कणों का खिसकना और आपस में जुड़ना घटाना है, जबकि प्रतिक्रिया के लिए उनकी सतह उपलब्ध रहे। शोध में प्लैटिनम-मुक्त व्यावसायिक कोशिका नहीं बनाई गई।

स्रोत: हुआंग शोध समूह, UCLA

मापे गए नतीजे और उम्र का अनुमान

UCLA के अनुसार परीक्षण कोशिका ने लगभग 1.08 W/cm² शक्ति घनत्व और 71.9% अधिकतम दक्षता दिखाई। 90,000 त्वरित वर्ग-तरंग वोल्टेज चक्रों के बाद शक्ति का नुकसान 1.1% से कम था। इससे शोधकर्ताओं ने संभावित उम्र 200,000 घंटों से अधिक अनुमानित की। वास्तविक सड़क पर इतना समय चलाकर परीक्षण नहीं हुआ और न ही टैंक तथा वाहन के दूसरे हिस्सों की इतनी आयु साबित हुई।

तकनीक पर पेटेंट आवेदन दिया गया है। बिक्री की तारीख तय करने से पहले पूरे सिस्टम के परीक्षण, बड़े पैमाने पर उत्पादन और लागत की तुलना चाहिए। पुराने लेख का ‘5–10 साल में बाजार’ और देशव्यापी हाइड्रोजन स्टेशन नेटवर्क निश्चित रूप से इलेक्ट्रिक चार्जिंग नेटवर्क से सस्ता होने का दावा अध्ययन से सिद्ध नहीं होता।

संभावित उपयोग और पर्यावरणीय असर

लंबी दूरी के ट्रक, निर्माण मशीनें और स्थिर जनरेटर संभावित उपयोग हैं, जिनका अलग-अलग आकलन जरूरी है। वाहन से पानी निकलना इस बात का प्रमाण नहीं कि हाइड्रोजन की पूरी आपूर्ति शृंखला उत्सर्जन-मुक्त है। उत्पादन का स्रोत, वितरण, कीमत और भंडारण की सुरक्षा महत्वपूर्ण हैं।

Linde और हाइड्रोजन बाजार

Linde (LIN ) हाइड्रोजन समेत औद्योगिक गैसों का उत्पादन और वितरण करती है। इस उत्प्रेरक अध्ययन के लेखकों या घोषित साझेदारों में कंपनी शामिल नहीं है। विश्वविद्यालय के परिणाम से उसकी आय या शेयर मूल्य पर सीधा असर साबित नहीं होता; पुराने लेख के क्षणिक बाजार आंकड़े हटा दिए गए हैं।

Linde की खबरें

निष्कर्ष

ग्राफीन से सुरक्षित उत्प्रेरक ने त्वरित परीक्षण में आशाजनक टिकाऊपन दिखाया। असाधारण लंबी आयु अभी प्रयोगशाला आंकड़ों से निकला अनुमान है। ट्रकों में उसका वास्तविक महत्व पूरे सिस्टम और सड़क परीक्षण तथा हाइड्रोजन आपूर्ति की परिस्थितियों से तय होगा।

अध्ययन और स्रोत

ज़ेड. लिउ और सहलेखक, “Pt catalyst protected by graphene nanopockets enables lifetimes of over 200,000 h for heavy-duty fuel cell applications”, Nature Nanotechnology 20, 807–814 (2025); UCLA, 25 अप्रैल 2025।