چین نے پانی کو ایندھن میں تبدیل کرنے کی تحقیق میں ایک نئی کامیابی حاصل کر لی۔

فوٹو کیپشن

سائنس دان 7 اپریل کو شینیانگ میٹریلز ریسرچ سنٹر – انسٹی ٹیوٹ آف میٹلز ریسرچ، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز میں ترمیم شدہ ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO₂) سیمی کنڈکٹر فوٹوکاٹلیٹک مواد کے نمونے کی جانچ کر رہے ہیں۔ تصویر: سنہوا نیوز ایجنسی

پندرہ سو سال پہلے سائنس فکشن مصنف جولس ورن نے پیشین گوئی کی تھی کہ پانی مستقبل کا حتمی ایندھن بن جائے گا۔ آج، سائنسدان اس پیشین گوئی کو حقیقت بنانے کے لیے کام کر رہے ہیں۔

چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے تحت انسٹی ٹیوٹ آف میٹلز ریسرچ کے ڈائریکٹر اور تحقیقی ٹیم کے سربراہ لیو گینگ نے کہا کہ چینی سائنسی تحقیقی گروپ نے حال ہی میں "ہائیڈروجن پیدا کرنے کے لیے فوٹوکیٹلیٹک پانی کی تقسیم" کے شعبے میں ایک پیش رفت حاصل کی ہے۔

فوٹوکاٹیلیٹک سیمی کنڈکٹر میٹریل ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO₂) میں "ری اسٹرکچرنگ" اور "عنصر کی تبدیلی" کے ذریعے، ٹیم نے سورج کی روشنی سے براہ راست ہائیڈروجن گیس پیدا کرنے کی کارکردگی کو نمایاں طور پر بہتر کیا۔

متعلقہ تحقیقی نتائج 8 اپریل کو جرنل آف دی امریکن کیمیکل سوسائٹی میں شائع ہوئے۔

فی الحال، شمسی توانائی سے ہائیڈروجن پیدا کرنے کے دو اہم طریقے ہیں۔

ایک طریقہ یہ ہے کہ بجلی پیدا کرنے کے لیے سولر پینلز کا استعمال کیا جائے، پھر پانی کو الیکٹرولائز کیا جائے - اگرچہ انتہائی موثر، یہ سامان پیچیدہ اور مہنگا ہے۔

دوسرا طریقہ سورج کی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے براہ راست فوٹوولیسس ہے - سورج کی روشنی کے نیچے "پانی کو تقسیم کرنے" کے لیے ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ جیسے سیمی کنڈکٹر مواد کا استعمال۔

لیو گینگ کی ٹیم نے اپنی تحقیق کو دوسرے طریقہ پر مرکوز کیا۔

وضاحت کے مطابق پانی کو تقسیم کرنے کے لیے ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ کے استعمال کے روایتی طریقے کو ایک بڑی رکاوٹ کا سامنا ہے: جب ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ پر روشنی چمکتی ہے تو اندر سے چارج شدہ ذرات (الیکٹران اور سوراخ) پیدا ہوتے ہیں، جو پانی کو تقسیم کرنے کے لیے "ٹولز" ہوتے ہیں۔ تاہم، یہ الیکٹران اور سوراخ غیر مستحکم ہیں۔

لیو گینگ نے وضاحت کی: "الیکٹران اور سوراخ ریس کاروں کی طرح ہیں جو اپنا راستہ کھو چکی ہیں، مادی ڈھانچے کی بھولبلییا میں تصادم سے ٹکرا رہی ہیں؛ زیادہ تر ایک سیکنڈ کے دس لاکھویں حصے میں دوبارہ جمع ہو جائیں گے اور غائب ہو جائیں گے۔ مزید برآں، اعلی درجہ حرارت کی ساخت اکثر آکسیجن کے ایٹموں کو 'اپنے گھر چھوڑنے' کا سبب بنتی ہے، جس سے الیکٹروجن آکسیجن کم ہو جاتی ہیں اور تمام آکسیجن پیدا ہو جاتی ہیں۔ فوٹوکاٹیلیٹک ردعمل کی کارکردگی۔"

اس پر قابو پانے کے لیے، تحقیقی ٹیم نے تخلیقی طور پر ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ کو بہتر بنانے کے لیے متواتر جدول - اسکینڈیم (Sc) میں ٹائٹینیم کا ایک "پڑوسی" عنصر متعارف کرایا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اسکینڈیم کے تین بڑے فوائد ہیں:

سب سے پہلے، Sc کا آئنک رداس Ti کے مقابلے میں ہے، اس لیے اسے ساخت کو بگاڑے بغیر کرسٹل جالی میں سرایت کیا جا سکتا ہے۔

دوم، ایس سی کی مستحکم والینس حالت آکسیجن گیپ کی وجہ سے چارج کے عدم توازن کو بے اثر کرنے میں مدد کرتی ہے۔

تیسرا، ایس سی آئن کرسٹل کی سطح کی تشکیل نو کر سکتے ہیں، ایک خاص سطح کا ڈھانچہ بنا سکتے ہیں، جیسا کہ "الیکٹران اور الیکٹران کے سوراخوں کے لیے ہائی ویز اور چوراہوں" کی تعمیر، انہیں بھولبلییا سے زیادہ آسانی سے بچنے میں مدد فراہم کرتے ہیں۔

نفیس ایڈجسٹمنٹ کی بدولت، ٹیم نے شاندار کارکردگی کے ساتھ ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ کو کامیابی کے ساتھ من گھڑت بنایا: اس کی بالائے بنفشی جذب کرنے کی صلاحیت 30% سے تجاوز کر گئی، اور مصنوعی سورج کی روشنی کے تحت اس کی ہائیڈروجن کی پیداواری کارکردگی اسی طرح کے مواد کے مقابلے میں 15 گنا بڑھ گئی، جس سے اس مادی نظام میں ایک نیا ریکارڈ قائم ہوا۔

مسٹر لیو گینگ نے کہا: "اگر اس مواد کو سورج کی روشنی میں 1 مربع میٹر کا فوٹوکاٹیلیٹک پینل بنانے کے لیے استعمال کیا جائے تو یہ روزانہ تقریباً 10 لیٹر ہائیڈروجن گیس پیدا کر سکتا ہے۔"

محققین نے مزید کہا کہ ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ صنعت میں وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا غیر نامیاتی مواد ہے، جس میں چین عالمی پیداوار کا 50 فیصد سے زیادہ حصہ بناتا ہے، جو ایک مکمل صنعتی سلسلہ تشکیل دیتا ہے۔ دریں اثنا، چین کے پاس نایاب زمین عنصر اسکینڈیم کے دنیا کے سب سے بڑے ذخائر بھی ہیں۔ یہ مستقبل میں photocatalytic مواد کی ترقی اور اطلاق کے لیے ایک ممکنہ صنعتی فائدہ پیدا کرتا ہے۔

جیسا کہ فوٹو وولٹک پانی کی تقسیم کی کارکردگی میں بہتری آتی جارہی ہے، اس ٹیکنالوجی میں صنعتی پیمانے پر پیداوار میں استعمال کی صلاحیت ہے، جو عالمی توانائی کے ڈھانچے کی تبدیلی کو آگے بڑھا رہی ہے۔

ماخذ: https://baotintuc.vn/khoa-hoc-cong-nghe/trung-quoc-dat-dot-pha-moi-trong-tien-trinh-nghien-cuu-bien-nuoc-thanh-nhien-lieu-20250409112539937.htm