سنگاپور کا مصنوعی پتی آلودہ سمندری پانی سے ہائیڈروجن بناتا ہے۔

سنگاپور کی نانیانگ ٹیکنالوجی یونیورسٹی (این ٹی یو) کی ایک ٹیم نے ایک مصنوعی پتی پیش کی ہے جو صرف سورج کی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے سمندری پانی سے ہائیڈروجن بناتی ہے۔ یہ آلہ ہائیڈرزائن کو بھی تباہ کر دیتا ہے، جو کہ کچھ صنعتی گندے پانی میں پایا جانے والا انتہائی زہریلا کیمیکل ہے۔ لہذا یہ ایک ہی قدم میں صاف ایندھن کی پیداوار اور آلودگی کی صفائی سے نمٹتا ہے۔

محققین نے کام کو نیچر کمیونیکیشنز میں شائع کیا ۔ NTU کے سکول آف میٹریل سائنس اینڈ انجینئرنگ کی پروفیسر لیڈیا ایچ وونگ نے ٹیم کی قیادت کی۔

سمندری پانی مشکل کیوں ہے؟

زیادہ تر الیکٹرولائزر تازہ، صاف پانی کو تقسیم کرتے ہیں۔ سمندری پانی بہت زیادہ ہے، لیکن اس کا نمک مصیبت کا باعث بنتا ہے۔ جب برقی رو اس سے گزرتی ہے تو کلورائیڈ آئن کلورین مرکبات بناتے ہیں جو سنکنرن اور زہریلے ہوتے ہیں۔

وہ مرکبات الیکٹروڈ کو کھا جاتے ہیں اور اپنے فضلے کا مسئلہ پیدا کرتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، سمندری پانی سے ہائیڈروجن پیدا کرنے کے لیے عام طور پر پہلے مہنگے ڈی سیلینیشن، یا الیکٹروڈز کی ضرورت ہوتی ہے جو سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں۔

میٹھے پانی کی فراہمی پہلے سے ہی خشک ساحلی علاقوں بشمول آسٹریلیا، مشرق وسطیٰ اور شمالی افریقہ میں منصوبہ بند ہائیڈروجن حبس کے لیے تشویش کا باعث ہے۔ سمندری پانی کو براہ راست استعمال کرنے سے اس دباؤ کو کم کیا جائے گا۔ یہ سنگاپور جیسی جزیرے کی ریاستوں کے لیے بھی موزوں ہو گا، جس کی قومی ہائیڈروجن حکمت عملی ہے لیکن میٹھا پانی محدود ہے۔

NTU ڈیزائن اس میں سے زیادہ تر کو پیچھے چھوڑ دیتا ہے۔ ٹیم نے انوڈ کو ایک اتپریرک کے ساتھ نصب کیا جو ہائیڈرازین کو ہائیڈروجن اور نائٹروجن میں توڑ دیتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، رد عمل کلورین مرکبات کی تشکیل کو دباتا ہے۔

ایک پیرووسکائٹ کیتھوڈ

ڈیوائس کے دوسری طرف، محققین نے کیتھوڈ کو لیڈ ہیلائیڈ پیرووسکائٹس سے بنایا۔ یہ کرسٹل مواد روشنی کو اچھی طرح جذب کرتے ہیں اور اسے سستی بجلی میں بدل دیتے ہیں۔ انہوں نے پچھلی دہائی کے دوران شمسی تحقیق میں بہت زیادہ دلچسپی لی ہے۔ مینوفیکچررز انہیں کم درجہ حرارت پر حل سے بھی پروسیس کر سکتے ہیں، جس سے لاگت کم رہتی ہے۔

یہاں، پیرووسکائٹ فوٹوکاتھوڈ 25 ملی ایمپس فی مربع سینٹی میٹر کی فوٹو کرنٹ کثافت تک پہنچ گیا۔ فوٹوکورنٹ کثافت اس بات کی پیمائش کرتی ہے کہ آلہ فی روشن علاقے میں کتنا کرنٹ پیدا کرتا ہے۔ ٹیم کا کہنا ہے کہ یہ اعداد و شمار لیڈ پر مبنی پیرووسکائٹ کیتھوڈس کے لیے سب سے زیادہ رپورٹ کیے گئے ہیں۔

ڈیوائس نے 72 گھنٹے سے زیادہ روشنی کے اندر ایک صاف دن پر مکمل سورج کی روشنی کے برابر آؤٹ پٹ کو مستحکم رکھا۔ دریں اثنا، اس نے اسی طرح کے شمسی توانائی سے چلنے والے آلات کے مقابلے کی شرح پر ہائیڈروجن پیدا کی۔

پانی کی صفائی جیسا کہ یہ کام کرتا ہے۔

کیونکہ پتی بیرونی وولٹیج کے بغیر چلتی ہے، یہ خود طاقت ہے۔ سیدھے الفاظ میں، سورج کی روشنی ہی دونوں رد عمل کو چلاتی ہے، گرڈ یا بیٹری سے بجلی نہیں لی جاتی۔ ٹیسٹوں میں، اس نے تقریباً 30 گھنٹوں کے اندر ہائیڈرزائن کو ایک حصہ فی بلین سے کم کر دیا۔ درحقیقت، ڈیوائس نے ٹیسٹ کے حل سے تقریباً تمام آلودگی کو ہٹا دیا۔

ہائیڈرازین صنعتی عمل میں استعمال ہوتی ہے، بشمول کیمیائی مینوفیکچرنگ، اور راکٹ پروپیلنٹ کے طور پر۔ یہ لوگوں اور آبی حیات کے لیے زہریلا ہے، اس لیے اس میں موجود گندے پانی کو احتیاط سے علاج کی ضرورت ہے۔ ایک ایسا آلہ جو ایندھن بناتے وقت اسے ہٹاتا ہے، ضائع کرنے کی لاگت کو قدر کے ایک چھوٹے سے ذریعہ میں بدل سکتا ہے۔

اسکیل اپ سے پہلے رکاوٹیں۔

نتائج لیبارٹری کے پیمانے پر ہیں، اور کئی بڑے سوالات کھلے ہیں۔ پیرووسکائٹس کی ایک معروف کمزوری ہے: نمی، گرمی اور روشنی کے طویل عرصے کے سامنے آنے پر وہ انحطاط پذیر ہوتے ہیں۔ تین دن کا مستحکم آپریشن اس طبقے کے مواد کے لیے ایک مضبوط نتیجہ ہے، حالانکہ تجارتی نظام کو سالوں تک چلانے کی ضرورت ہے۔

سیسہ کا استعمال پانی میں بیٹھنے کے لیے بنائے گئے کسی بھی آلے کے لیے بھی سوالات اٹھاتا ہے۔ انجینئرز کو یہ ظاہر کرنے کی ضرورت ہوگی کہ مواد طویل عرصے تک سیل رہتا ہے۔ اس کے علاوہ، چھوٹے لیب سیلز کو بڑے پینلز میں پیمانہ کرنے سے عام طور پر کارکردگی میں کمی آتی ہے۔

پھر بھی، کام براہ راست شمسی ہائیڈروجن کی پیداوار کے لیے نقطہ نظر کے بڑھتے ہوئے سیٹ میں اضافہ کرتا ہے، بشمول تہہ دار شمسی مواد جو پانی کی تقسیم کو تیز کرتا ہے ۔ ساحلی صنعتی مقامات کے لیے، آلودہ پانی کو ٹریٹ کرتے ہوئے سمندری پانی سے ہائیڈروجن بنانا ایک پرکشش امتزاج ہے۔ اگلا مرحلہ یہ ثابت کرنا ہے کہ تصور لیب سے باہر حقیقی حالات میں زندہ رہ سکتا ہے۔