تیرتے ہوئے مصنوعی پتوں سے شمسی توانائی سے ایندھن پیدا کیا جا سکتا ہے۔

پتے جیسے آلات جو پانی پر تیرنے کے لیے کافی ہلکے ہوتے ہیں ان کا استعمال پانی کے کھلے ذرائع پر واقع شمسی فارموں سے ایندھن پیدا کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے - یہ ایک ایسا راستہ ہے جس کی پہلے کبھی تلاش نہیں کی گئی تھی، برطانیہ کی یونیورسٹی آف کیمبرج کے محققین کے مطابق جو انہیں تیار کیا. نئے آلات پتلی، لچکدار ذیلی جگہوں اور پیرووسکائٹ پر مبنی روشنی کو جذب کرنے والی تہوں سے بنائے گئے ہیں، اور ٹیسٹوں سے معلوم ہوا ہے کہ وہ دریائے کیم پر تیرتے ہوئے ہائیڈروجن یا سنگاس (ہائیڈروجن اور کاربن مونو آکسائیڈ کا مرکب) پیدا کر سکتے ہیں۔

اس طرح کے مصنوعی پتے فوٹو الیکٹرو کیمیکل سیل (PEC) کی ایک قسم ہیں جو سورج کی روشنی کو فوٹو سنتھیس کے کچھ پہلوؤں کی نقل کرتے ہوئے برقی توانائی یا ایندھن میں تبدیل کرتی ہے، جیسے پانی کو اس کے جزو آکسیجن اور ہائیڈروجن میں تقسیم کرنا۔ یہ روایتی فوٹوولٹک خلیات سے مختلف ہے، جو روشنی کو براہ راست بجلی میں تبدیل کرتے ہیں۔

چونکہ پی ای سی کے مصنوعی پتوں میں ایک کمپیکٹ ڈیوائس میں ہلکی کٹائی اور کیٹالیسس دونوں اجزاء ہوتے ہیں، اس لیے وہ اصولی طور پر سورج کی روشنی سے سستے اور آسانی سے ایندھن پیدا کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ مسئلہ یہ ہے کہ ان کو بنانے کی موجودہ تکنیکوں میں اضافہ نہیں کیا جا سکتا۔ مزید یہ کہ وہ اکثر نازک اور بھاری بھرکم مواد پر مشتمل ہوتے ہیں، جو ان کے استعمال کو محدود کرتے ہیں۔

2019 میں محققین کی ایک ٹیم کی قیادت کی۔ ایرون ریسنر ایک مصنوعی پتی تیار کی جس نے سورج کی روشنی، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور پانی سے سنگاس پیدا کیا۔ اس ڈیوائس میں دو روشنی جذب کرنے والے اور اتپریرک تھے، لیکن اس میں شیشے کا ایک موٹا سبسٹریٹ اور نمی سے بچانے کے لیے کوٹنگز بھی شامل کی گئی تھیں، جس نے اسے بوجھل بنا دیا تھا۔

نیا، ہلکا پھلکا ورژن

نیا، ہلکا ورژن بنانے کے لیے، ریسنر اور ساتھیوں کو کئی چیلنجز پر قابو پانا پڑا۔ سب سے پہلے روشنی جذب کرنے والوں اور اتپریرک کو سبسٹریٹس میں ضم کرنا تھا جو پانی کی دراندازی کے خلاف مزاحم ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے، انہوں نے ایک پتلی فلم میٹل آکسائیڈ، بسمتھ وناڈیٹ (BiVO) کا انتخاب کیا۔₄)، اور فوٹو ایکٹیو سیمی کنڈکٹرز جنہیں لیڈ ہالائیڈ پیرووسکائٹس کے نام سے جانا جاتا ہے، جنہیں لچکدار پلاسٹک اور دھاتی ورقوں پر لیپ کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد انہوں نے آلات کو مائکرون موٹی واٹر ریپیلنٹ پولی تھیلین ٹیریفتھلیٹ سے ڈھانپ دیا۔ نتیجہ ایک ایسا ڈھانچہ تھا جو کام کرتا ہے اور اصلی پتی کی طرح لگتا ہے۔

"ہم نے روشنی جذب کرنے والے آلات کو پانی سے بچانے کے لیے آلات کے مرکز میں رکھا،" ریسنر بتاتے ہیں۔ "خاص طور پر نمی سے حساس پیرووسکائٹ کو مکمل طور پر الگ تھلگ کرنے کی ضرورت ہے۔"

اتپریرک آلہ کے دونوں اطراف میں جمع ہوتے ہیں۔ پیرووسکائٹس اور بی وی او₄ شمسی تابکاری کی کٹائی کرتے ہیں، لیکن فوٹو وولٹک پینل کی طرح بجلی پیدا کرنے کے بجائے، وہ کھیتی ہوئی توانائی کو اتپریرک کی مدد سے کیمیائی رد عمل کو طاقت دینے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ "اس سے ہمیں بنیادی طور پر کیمسٹری کو سولر پینل پر چلانے کی اجازت ملتی ہے - ہمارے معاملے میں، گرین ہاؤس گیس کاربن ڈائی آکسائیڈ کو پانی کے ساتھ تبدیل کر کے syngas، ایک اہم صنعتی توانائی کیریئر،" Reisner بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا.

محققین نے کیمبرج میں دریائے کیم پر تیرتے ہوئے ان کے پتوں کا تجربہ کیا اور پایا کہ وہ سورج کی روشنی کو قدرتی پودوں کی پتیوں کی طرح مؤثر طریقے سے ایندھن میں تبدیل کرتے ہیں۔ درحقیقت، پلاٹینم کیٹیلسٹ پر مشتمل ایک ڈیوائس نے 4,266 کی سرگرمی حاصل کی۔ μمول ایچ₂ g^1- h^1-.

ایندھن کی ترکیب کے لیے فارمز

شمسی توانائی کے فارم بجلی کی پیداوار کے لیے مقبول ہو چکے ہیں۔ ہم ایندھن کی ترکیب کے لیے اسی طرح کے فارموں کا تصور کرتے ہیں،" ٹیم کے رکن کہتے ہیں۔ ورجل اینڈری. "یہ ساحلی بستیوں، دور دراز جزیروں، صنعتی تالابوں کو ڈھانپ سکتے ہیں، یا آبپاشی کی نہروں سے پانی کے بخارات سے بچ سکتے ہیں۔"

Reisner کا مزید کہنا ہے کہ "بہت سے قابل تجدید توانائی کی ٹیکنالوجیز، بشمول شمسی ایندھن کی ٹیکنالوجیز، زمین پر بڑی مقدار میں جگہ لے سکتی ہیں، لہذا پیداوار کو کھلے پانی میں منتقل کرنے کا مطلب یہ ہوگا کہ صاف توانائی اور زمین کا استعمال ایک دوسرے سے مقابلہ نہیں کر رہے ہیں،" ریسنر مزید کہتے ہیں۔ "نظریہ میں، آپ ان آلات کو رول اپ کر سکتے ہیں اور انہیں تقریباً کہیں بھی، تقریباً کسی بھی ملک میں رکھ سکتے ہیں، جس سے توانائی کی حفاظت میں بھی مدد ملے گی۔"

محققین کا کہنا ہے کہ اب وہ اپنے آلات کی کارکردگی اور استحکام کو بڑھانے اور بہتر بنانے پر کام کریں گے۔ ریسنر کا کہنا ہے کہ "ہماری ٹیم مصنوعی پتوں کی کیمسٹری کے دائرہ کار کو وسیع کرنے کے لیے نئے اتپریرکوں کا بھی مطالعہ کر رہی ہے تاکہ ہمیں وافر فیڈ اسٹاکس اور مثالی طور پر، طویل مدتی میں، بہت سے مختلف کیمیکلز کی مانگ سے دیگر مصنوعات بنانے کی اجازت دی جا سکے۔"

موجودہ مطالعہ میں تفصیلی ہے۔ فطرت، قدرت.