दोहरे उद्देश्य वाला अभूतपूर्व मटीरियल
IIT गुवाहाटी के शोधकर्ताओं ने एक नया MXene-आधारित मटीरियल विकसित किया है जो हाइड्रोजन ईंधन बनाने और समुद्री पानी को शुद्ध करने में सक्षम है। यह इनोवेशन दो वैश्विक चुनौतियों का समाधान करता है—स्वच्छ ऊर्जा की मांग और सुरक्षित पेयजल की उपलब्धता।
यह मटीरियल एक कुशल उत्प्रेरक (catalyst) के रूप में काम करता है, जो इलेक्ट्रोलिसिस के ज़रिए हाइड्रोजन उत्पादन को संभव बनाता है और सौर–संचालित विलवणीकरण (desalination) में सहायता करता है। यह दोहरी कार्यक्षमता टिकाऊ तकनीक की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।
स्टेटिक GK तथ्य: हाइड्रोजन को एक स्वच्छ ईंधन माना जाता है क्योंकि इसके जलने पर केवल पानी बनता है, और कार्बन उत्सर्जन शून्य होता है।
MXene मटीरियल और संरचनात्मक प्रगति
MXenes दो–आयामी (2D) मटीरियल का एक वर्ग है जो अपनी उच्च विद्युत चालकता और सतह प्रतिक्रियाशीलता के लिए जाना जाता है। शोधकर्ताओं ने इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए अत्यंत पतली, रिबन जैसी संरचनाएँ तैयार कीं।
उन्होंने इसमें रूथेनियम परमाणु शामिल किए और मटीरियल के भीतर ऑक्सीजन–रहित क्षेत्र बनाए। इन संशोधनों से चार्ज ट्रांसफर में वृद्धि हुई और सक्रिय उत्प्रेरक स्थलों की संख्या बढ़ी, जिससे यह मटीरियल अत्यधिक कुशल बन गया।
स्टेटिक GK टिप: ग्राफीन और MXenes जैसे दो–आयामी मटीरियल का उपयोग उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा भंडारण में व्यापक रूप से किया जाता है।
हाइड्रोजन उत्पादन दक्षता
MXene उत्प्रेरक ने इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया (HER) में असाधारण प्रदर्शन किया। इसने 12 mV का बहुत कम ओवरपोटेंशियल (overpotential) हासिल किया, जो पारंपरिक प्लैटिनम–आधारित उत्प्रेरकों से बेहतर बताया गया है।
इस सुधार से ऊर्जा की खपत कम होती है और उत्पादन लागत घटती है, जिससे हाइड्रोजन ईंधन बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए अधिक व्यावहारिक बन जाता है। यह भारत के हरित हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था की ओर संक्रमण में सहायता करता है।
स्टेटिक GK तथ्य: भारत ने हरित हाइड्रोजन उत्पादन का वैश्विक केंद्र बनने के उद्देश्य से 2021 में ‘राष्ट्रीय हाइड्रोजन मिशन‘ की शुरुआत की थी।
सौर–संचालित विलवणीकरण प्रणाली
इसी मटीरियल का उपयोग सौर ऊर्जा का उपयोग करके समुद्री पानी के कुशल विलवणीकरण के लिए भी किया जाता है। यह प्रणाली एक ‘जेनस इवेपोरेटर‘ (Janus evaporator) का उपयोग करती है—यह एक तैरती हुई संरचना है जो केवल पानी की ऊपरी सतह को गर्म करती है।
इसने लगभग 3.2 kg/m²/घंटा की वाष्पीकरण दर हासिल की और बिना किसी नमक के जमाव के लगातार पाँच दिनों तक काम किया। यह टिकाऊ और कम रखरखाव वाली जल शुद्धिकरण प्रक्रिया सुनिश्चित करता है।
स्टेटिक GK टिप: भारत जैसे लंबी तटरेखा वाले देशों के लिए, विशेष रूप से पानी की कमी वाले क्षेत्रों में, विलवणीकरण (Desalination) अत्यंत महत्वपूर्ण है।
उन्नत मटीरियल इंजीनियरिंग का प्रभाव
ऑक्सीजन रिक्ति इंजीनियरिंग (oxygen vacancy engineering) और धातु परमाणुओं के एकीकरण के माध्यम से इस उत्प्रेरक के प्रदर्शन को और अधिक बढ़ाया गया है। ये बदलाव कैटेलिटिक स्थिरता and सक्रियता, दोनों को बेहतर बनाते हैं।
इसके अलावा, यह सामग्री मज़बूत फोटोथर्मल रूपांतरण दिखाती है, जिसका अर्थ है कि यह सूर्य के प्रकाश को कुशलतापूर्वक ऊष्मा में बदल देती है। यह गुण विलवणीकरण और हाइड्रोजन उत्पादन, दोनों प्रक्रियाओं के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
यह नवाचार उन्नत सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में भारत की बढ़ती क्षमता और स्वच्छ प्रौद्योगिकी समाधानों में नेतृत्व करने की उसकी संभावना को उजागर करता है।
Static Usthadian Current Affairs Table
| विषय | विवरण |
| संस्थान | आईआईटी गुवाहाटी |
| नवाचार | MXene-आधारित द्वि-उद्देश्यीय सामग्री |
| प्रमुख कार्य | हाइड्रोजन उत्पादन और समुद्री जल विलवणीकरण |
| हाइड्रोजन दक्षता | ओवरपोटेंशियल 12 mV |
| उत्प्रेरक संवर्धन | रूथेनियम परमाणु और ऑक्सीजन रिक्तियाँ |
| विलवणीकरण विधि | सौर-ऊर्जा संचालित Janus evaporator |
| वाष्पीकरण दर | 3.2 किग्रा/वर्ग मीटर/घंटा |
| रणनीतिक महत्व | भारत में स्वच्छ ऊर्जा और जल सुरक्षा को समर्थन |
