फुकुओका: शोधकर्ताओं ने एक ढांचा बनाया है जो हरित ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के लिए सामग्री की खोज में तेजी लाने के लिए मशीन लर्निंग को नियोजित करता है। नवीन तकनीक का उपयोग करते हुए, उन्होंने ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं में अनुप्रयोग के लिए दो नई उम्मीदवार सामग्रियों की पहचान की और उन्हें सफलतापूर्वक संश्लेषित किया, जो ऐसे उपकरण हैं जो हाइड्रोजन जैसे गैर-कार्बन-उत्सर्जक ईंधन से बिजली उत्पन्न करते हैं।
ओसाका विश्वविद्यालय और फाइन सेरामिक्स सेंटर के साथ साझेदारी में क्यूशू विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के निष्कर्ष, जो उन्नत ऊर्जा सामग्री पत्रिका गर्म होती जलवायु के जवाब में, शोधकर्ता जीवाश्म ईंधन का उपयोग किए बिना ऊर्जा उत्पन्न करने के नए तरीके विकसित कर रहे हैं।
“कार्बन तटस्थता का एक रास्ता हाइड्रोजन समाज बनाना है। हालांकि, हाइड्रोजन के निर्माण, भंडारण और परिवहन के तरीके को अनुकूलित करने के साथ-साथ, हमें हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं की बिजली उत्पादन क्षमता को बढ़ावा देने की भी आवश्यकता है,” प्रोफेसर योशीहिरो यामाजाकी बताते हैं। क्यूशू विश्वविद्यालय के सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग, इंटर-/ट्रांसडिसिप्लिनरी एनर्जी रिसर्च (क्यू-पीआईटी) का मंच।
विद्युत धारा उत्पन्न करने के लिए, ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं को एक ठोस पदार्थ, जिसे इलेक्ट्रोलाइट के रूप में जाना जाता है, के माध्यम से हाइड्रोजन आयनों (या प्रोटॉन) को कुशलतापूर्वक संचालित करने में सक्षम होना चाहिए। वर्तमान में, नई इलेक्ट्रोलाइट सामग्रियों में अनुसंधान ने परमाणुओं की बहुत विशिष्ट क्रिस्टल व्यवस्था वाले ऑक्साइड पर ध्यान केंद्रित किया है, जिन्हें पेरोव्स्काइट संरचना के रूप में जाना जाता है।
प्रोफेसर यामाजाकी कहते हैं, “खोजा गया पहला प्रोटॉन-संचालन ऑक्साइड एक पेरोव्स्काइट संरचना में था, और नए उच्च प्रदर्शन वाले पेरोव्स्काइट की लगातार रिपोर्ट की जा रही है।” “लेकिन हम ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की खोज को गैर-पेरोव्स्काइट ऑक्साइड तक विस्तारित करना चाहते हैं, जिसमें प्रोटॉन को बहुत कुशलता से संचालित करने की क्षमता भी है।”
हालाँकि, पारंपरिक “परीक्षण और त्रुटि” विधियों के माध्यम से वैकल्पिक क्रिस्टल संरचनाओं के साथ प्रोटॉन-संचालन सामग्री की खोज में कई सीमाएँ हैं। इलेक्ट्रोलाइट को प्रोटॉन का संचालन करने की क्षमता हासिल करने के लिए, किसी अन्य पदार्थ के छोटे अंश, जिसे डोपेंट के रूप में जाना जाता है, को आधार सामग्री में जोड़ा जाना चाहिए। लेकिन कई आशाजनक आधार और डोपेंट उम्मीदवारों के साथ – प्रत्येक अलग-अलग परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक गुणों के साथ – प्रोटॉन चालकता को बढ़ाने वाला इष्टतम संयोजन ढूंढना मुश्किल और समय लेने वाला हो जाता है।
इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने विभिन्न ऑक्साइड और डोपेंट के गुणों की गणना की। फिर उन्होंने डेटा का विश्लेषण करने, किसी सामग्री की प्रोटॉन चालकता को प्रभावित करने वाले कारकों की पहचान करने और संभावित संयोजनों की भविष्यवाणी करने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग किया।
इन कारकों से प्रेरित होकर, शोधकर्ताओं ने फिर दो आशाजनक सामग्रियों को संश्लेषित किया, जिनमें से प्रत्येक में अद्वितीय क्रिस्टल संरचनाएं थीं, और मूल्यांकन किया कि उन्होंने प्रोटॉन को कितनी अच्छी तरह संचालित किया। उल्लेखनीय रूप से, दोनों सामग्रियों ने केवल एक ही प्रयोग में प्रोटॉन चालकता का प्रदर्शन किया।
शोधकर्ताओं ने जिन सामग्रियों पर प्रकाश डाला, उनमें से एक सिलेनाइट क्रिस्टल संरचना वाला पहला ज्ञात प्रोटॉन कंडक्टर है। दूसरे, जिसमें एक यूलाइटाइट संरचना है, में एक उच्च गति प्रोटॉन चालन पथ है जो पेरोव्स्काइट्स में देखे गए चालन पथ से अलग है। वर्तमान में, इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में इन ऑक्साइडों का प्रदर्शन कम है, लेकिन आगे की खोज के साथ, शोध टीम का मानना है कि उनकी चालकता में सुधार किया जा सकता है।
प्रोफेसर यामाजाकी ने निष्कर्ष निकाला, “हमारे ढांचे में प्रोटॉन-संवाहक ऑक्साइड के लिए खोज स्थान का विस्तार करने की क्षमता है, और इसलिए ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं में प्रगति में काफी तेजी आई है। यह हाइड्रोजन समाज को साकार करने के लिए एक आशाजनक कदम है।” “मामूली संशोधनों के साथ, इस ढांचे को सामग्री विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में भी अनुकूलित किया जा सकता है, और संभावित रूप से कई नवीन सामग्रियों के विकास में तेजी ला सकता है।”
