जल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन की तकनीक

हाइड्रोजन ऊर्जा का एक स्वच्छ स्रोत है। इलेक्ट्रोप्लेटेड आयरन-निकल मिश्र धातु से बने इलेक्ट्रोड का उपयोग करके पानी के इलेक्ट्रोलिसिस को हाइड्रोजन उत्पन्न करने के तकनीकी रूप से व्यवहार्य तरीके के रूप में प्रदर्शित किया गया है। इलेक्ट्रोप्लेटेड फेरिक निकेल मिश्र धातु का उपयोग पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। इस विधि का उपयोग स्वच्छ ईंधन, विशेष रूप से हाइड्रोजन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए किया जाने की उम्मीद है, क्योंकि इसकी लागत कम है और दक्षता अधिक है। यह तकनीक एक किफायती छिद्रपूर्ण धातु सामग्री का उपयोग करती है जिसे कीमती धातु कोटिंग की आवश्यकता नहीं होती है। यह इलेक्ट्रोलाइटिक पानी द्वारा उत्पन्न ऑक्सीजन बुलबुले को तेजी से बाहर निकलने में सक्षम बनाता है, जिससे उत्पादन दक्षता बढ़ जाती है।

यह बताया गया है कि लौह-निकल मिश्र धातु इलेक्ट्रोड क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट में सबसे अधिक ऑक्सीजन उत्पादन दक्षता वाला इलेक्ट्रोड है। इस प्रक्रिया में कच्चे माल के रूप में निकेल और लौह का उपयोग किया जाता है, जो कि सस्ते और निर्माण में आसान होते हैं। यह अन्य जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रौद्योगिकियों के विपरीत है, जिसमें उत्प्रेरक और इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में कीमती दुर्लभ धातुओं की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोड में एक समृद्ध छिद्र संरचना और उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र होता है, और इसकी OER उत्प्रेरक गतिविधि कई पहले से रिपोर्ट किए गए निकेल-आधारित उत्प्रेरकों से आगे निकल जाती है। छिद्रपूर्ण लौह-निकल मिश्र धातु इलेक्ट्रोड की आंतरिक उत्प्रेरक गतिविधि उनकी Fe सामग्री से प्रभावित होती है। यह गतिविधि तब सबसे अधिक होती है जब Fe मोल अंश 15% तक पहुँच जाता है। Ni0.85Fe0.15-180-3 औद्योगिक जल इलेक्ट्रोलिसिस स्थितियों के तहत उच्च स्थिरता प्रदर्शित करता है, और 250 घंटे के संचालन के बाद इसका प्रदर्शन कोई महत्वपूर्ण गिरावट नहीं दिखाता है।
इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, विद्युत धारा पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित कर देती है। कम दक्षता, इलेक्ट्रोड ऑक्सीजन उत्पादन की उच्च लागत और बहुत अधिक बिजली की खपत पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के औद्योगिक उत्पादन को प्राप्त करने के लिए मुख्य तकनीकी कठिनाइयों में से एक है।

लौह-निकल मिश्र धातु में कई सूक्ष्म छिद्र होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का व्यास लगभग 200 माइक्रोन होता है, जो मानव बाल के व्यास से लगभग दोगुना होता है। अल्ट्रा-पतली निकेल-लौह मिश्र धातु कोटिंग में भी कई सूक्ष्म छिद्र होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का व्यास लगभग 50 नैनोमीटर होता है। कोटिंग और आंतरिक भाग दोनों में सूक्ष्म छिद्रों के कारण इलेक्ट्रोड का सतही क्षेत्र बड़ा होता है। यह इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान उत्पन्न ऑक्सीजन को छोड़ने और बाहर निकलने में सहायता करता है। अपर्याप्त ऑक्सीजन बुलबुला बाहर निकलने के कारण अक्सर इलेक्ट्रोड का उपयोग कम हो जाता है।
हाइड्रोजन के दहन से केवल पानी ही बनता है, जो इसे स्वच्छ और कुशल ऊर्जा स्रोत बनाता है। अगर इसे बड़े पैमाने पर और कम लागत पर उत्पादित किया जा सके, तो यह दुनिया की बढ़ती ऊर्जा मांग को पूरा करने, प्रदूषण को कम करने और ग्लोबल वार्मिंग को रोकने में मदद कर सकता है।
उच्च-सक्रियता और स्थिरता वाले निकेल मिश्र धातु इलेक्ट्रोड का उपयोग क्षारीय जल इलेक्ट्रोलिसिस में आशाजनक परिणाम दिखाता है। मजबूत गैस विकास के तहत गठित बहुस्तरीय छिद्रपूर्ण संरचना इलेक्ट्रोड की सफल तैयारी अन्य गैस विकास इलेक्ट्रोड की संरचना को अनुकूलित करने के लिए नए विचार भी प्रदान करती है।