कृत्रिम पानांच्या निर्मितीचा नकाशा तयार

कृत्रिम पानांच्या निर्मितीचा नकाशा तयार

स्वस्त वीजनिर्मितीसाठी ठरेल उपयुक्त

झाडाच्या पानासारखीच कृत्रिम पाने तयार करण्याच्या दिशेने संशोधन सुरू आहे. अमेरिकेतील एमआयटी संस्थेतील  संशोधकांनी प्रकाश संश्लेषणासाठी कृत्रिम संरचनेतील घटकांच्या कार्यक्षमतेचे विश्लेषण केले असून अधिक कार्यक्षम प्रारुप विकसनासाठी नकाशा तयार केला आहे.  या विश्लेषणामुळे संशोधन प्रकल्पातील कार्यक्षमतेच्या सुधारणेला वाव मिळणार आहे. पर्यायाने स्वस्त, व्यहवार्य आणि व्यावसायिक दृष्ट्या उपयुक्त असे प्रारुप विकसित करणे शक्य होणार आहे. हे संशोधन प्रोसिडिंग्स ऑफ दी नॅशनल ऍकॅडमी ऑफ सायन्सेस मध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहे.

कमीत कमी खर्चामध्ये वीज निर्मितीचे आव्हान मोठे आहे. अनेक विकसनशील देशामध्ये दुर्गम भागापर्यंत वीज पोचविण्यामध्ये अनेक अडचणी आहेत. त्यावर मात करण्यासाठी सूर्यप्रकाशाचे ग्रहन करून साठविता येईल अशा प्रकारचे (हायड्रोजनसारखे ) इंधन तयार करण्यासाठी प्रारुप बनविण्यात आले आहे. विद्यूत ऊर्जेऐवजी तात्काळ त्याचा वापर करता येईल. या प्रक्रियेमुळे आकाशात सुर्य नसताना सौर ऊर्जेचा वापर करता येईल. अमेरिकेतील एमआयटी संस्थेतील संशोधन टोनिओ बुनॅस्सिसी,  डॅनियल नोसेरा (हे आता हार्वर्ड विद्यापीठामध्ये कार्यरत आहेत. ), मार्क विन्कलर, कॅसेन्ड्रा कॉक्स यांनी प्रक्रियेतील घटकांचे विश्लेषण केले आहे.

असे आहे हे मुळ उपकरण

2011 मध्ये लहानशा उपकरणाद्वारे सूर्यप्रकाशाचा वापर करून हायड्रोजन आणि ऑक्सीजनचे बुडबुडे मिळवण्यात आले होते. त्या संशोधनाचा पाठपुरावा करण्यात आला आहे.  या उपकरणामध्ये सुर्यप्रकाशाचे रुपांतर विद्यूत ऊर्जेमध्ये करण्यासाठी प्रमाणित सिलीकॉन सोलर सेल आणि रासायनिक उत्प्रेरक वापरण्यात आले होते. या दोन्ही तंत्राच्या उपयोगातून बाजूच्या पाण्यामधून हायड्रोजन आणि ऑक्सीजन अणू मिळवण्यात येतात.  या प्रयोगाचे व्यवस्थिक विश्लेषण करत व्यहवार्य उपयोजन तयार करण्यासाठी प्रयत्न या संशोधनामध्ये केला असल्याचे संशोधिका कॉक्स यांनी सांगितले.

------------------------------------------
असे झाले प्रक्रियेतील टप्प्यांचे विश्लेषण

मुळ कार्यक्षमता ः
1.प्रायोगिक मुळ कृत्रिम पानांवर पडणाऱ्या एकूण सुर्य प्रकाशाचे रुपांतर इंधनात करण्याची कार्यक्षमता 4.7 टक्के इतकी कमी होती.
2. व्होल्टेज निर्मिती -0.7 व्होल्टस
3. काही वेळेला पाणी स्वतः इलेक्ट्रॉनच्या वहनामध्ये प्रतिरोध तयार करते.
4. पारंपरिक सिलीकॉन सेलची मर्यादा 16 टक्के आहे.

विश्लेषणातील पर्यायाप्रमाणे -
1.क्रिस्टलाईन सिलीकॉन चा वापर केल्यास ती 16 टक्क्यांपर्यत जाऊ शकते.
2. 1.2 व्होल्टस इतक्या तीव्रतेच्या वीजेची आवश्यकता असते. त्यासाठी एक द्रावणामध्ये अनेक सोलर सेलच्या जोड्या वापरण्याचा पर्याय वापरता येईल.
3. पाण्याचा प्रतिरोध कमी करणे हे आव्हानात्मक आहे. त्यामुळे दोन प्लेटमधील अंतर कमी करून कार्यक्षमतेत वाढ करणे शक्य आहे.
4. गॅलिएम आर्सेनाईड सेल चा वापर केल्यास ही मर्यादा 18 टक्क्यांपर्यत वाढवता येईल.

Journal Reference:

Mark T. Winkler, Casandra R. Cox, Daniel G. Nocera and Tonio Buonassisi. Modeling integrated photovoltaic–electrochemical devices using steady-state equivalent circuits. PNAS, 2013 DOI: 10.1073/pnas.1301532110
-