जल से हरित हाइड्रोजन का उत्पादन: भविष्य की सतत ऊर्जा
DOI:
https://doi.org/10.66346/ev.v4i1.2026.4Abstract
बढ़ते CO2 उत्सर्जन और समाज पर उनके गहरे प्रभाव पर बढ़ती चिंता के साथ, यह आवश्यक हो गया है कि हम जीवाश्म ईंधन पर अपनी निर्भरता से स्वच्छ ऊर्जा की ओर बढ़ें जिसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से प्राप्त किया जा सकता है। विभिन्न हाइड्रोजन उत्पादन तकनीकों में, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से प्राप्त विद्युत का उपयोग करके जल के विद्युत अपघटन द्वारा उत्पादित हरित हाइड्रोजन को इसकी उच्च ऊर्जा घनत्व तथा शून्य CO₂ उत्सर्जन के कारण सर्वोत्तम समाधान माना जाता है। जल इलेक्ट्रोलिसिस में, उत्प्रेरक का उपयोग कैथोड पर हाइड्रोजन इवोल्यूशन रिएक्शन (HER) और एनोड पर ऑक्सीजन इवोल्यूशन रिएक्शन (OER) के लिए किया जाता है ताकि इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को तेज करके जल-विभाजन प्रक्रिया की दक्षता को बढ़ाया जा सके। यह लेख जल इलेक्ट्रोलाइज़र (Water Electrolyzer) के मूलभूत सिद्धांतों तथा उसमें होने वाली प्रमुख प्रक्रियाओं का विस्तृत वर्णन करता है तथा इसके लाभों एवं सीमाओं पर भी प्रकाश डालता है। इसके अतिरिक्त, इसमें हमारे शोध समूह द्वारा किए गए कार्य को भी सम्मिलित किया गया है, जिसमें यूरिया-हाइड्रोलिसिस-सहायित हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा Ni₃TeO₆ उत्प्रेरकों का संश्लेषण किया गया तथा उसके पश्चात विभिन्न कैल्सिनेशन हीटिंग दरों (Calcination Ramp) पर उनका तापीय उपचार किया गया। इस अध्ययन में पहली बार ऊष्मीय रूप से प्रेरित जालकीय विकृति (Thermally Induced Lattice Strain) का Ni₃TeO₆ के संरचनात्मक, आकारिक, प्रकाशीय तथा विद्युत-उत्प्रेरकीय गुणों पर प्रभाव का अध्ययन किया गया, ताकि OER के प्रदर्शन में होने वाले सुधार को समझा जा सके। धीमी कैल्सिनेशन दर (1 °C/मिनट, NTO1) पर तैयार किए गए उत्प्रेरक में NiO₆ अष्टफलकीय (Octahedral) इकाइयों का निर्माण हुआ, जिनमें उच्च विकृति तथा न्यूनतम जालकीय विकृति पाई गई। परिणामस्वरूप, इस उत्प्रेरक ने उत्कृष्ट OER प्रदर्शन प्रदर्शित किया और 10 mA/cm² की धारा घनत्व पर केवल लगभग 345 mV का कम ओवरपोटेंशियल तथा लगभग 67.8 mV/dec का न्यूनतम टेफल ढाल (Tafel Slope) प्राप्त किया, जो अधिक जालकीय विकृति वाले अन्य तैयार उत्प्रेरकों की तुलना में बेहतर है। इसके अतिरिक्त, NTO1 ने 10 mA/cm² की धारा घनत्व पर 24 घंटे तक उत्कृष्ट स्थिरता प्रदर्शित की तथा लंबे समय तक अपनी आकारिकी को बनाए रखा। यह परिणाम OER की स्थिर-अवस्था परिस्थितियों में इस उत्प्रेरक की मजबूती एवं दीर्घकालिक स्थायित्व की पुष्टि करता है।
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