वर्तमान खोज, राजस्थानी मिट्टी का उपयोग करके नए गैर-दुर्लभ पृथ्वी, गैर-उत्कृष्ट धातु आधारित उत्प्रेरक कनवर्टर का संकेत देती है। उत्प्रेरक कनवर्टर को राजस्थानी मिट्टी में आयरन-निकल-कोबाल्ट नैनोकणों के क्लीवर उपयोग द्वारा विकसित किया गया है। धातु ऑक्साइड ऑक्सीजन भंडार के रूप में काम करते हैं और 300oC से कम तापमान पर NOx, COx और हाइड्रोकार्बन को पूरी तरह से ऑक्सीकरण कर सकते हैं।

पृष्ठभूमि

पार्टिकुलेट मैटर के साथ-साथ NOx, COx और कालिख से संबंधित पर्यावरण में जारी होने वाले हानिकारक वायु प्रदूषकों की मात्रा को कम करने के प्रयास में ऑटोमोबाइल उद्योगों को अधिक और सख्त उत्सर्जन नियमों का सामना करना पड़ रहा है। वर्तमान में, हानिकारक उत्सर्जन को कम करने का एक तरीका तीन-तरफ़ा उत्प्रेरक (TWC) कनवर्टर है जो हानिकारक NOx को N2 और O2 में कम करता है, CO को CO2 में ऑक्सीकरण करता है, और अवशिष्ट हाइड्रोकार्बन को CO2 और पानी में ऑक्सीकरण करता है। हालाँकि, इसके लिए दुर्लभ-पृथ्वी तत्व सेरियम (Ce) और पैलेडियम के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिनकी कीमत में वृद्धि हो रही है और हाल ही में आपूर्ति की समस्याओं से पीड़ित हैं। ये महंगी धातुएँ उत्प्रेरक कनवर्टर को $1000-$1500 की कीमत के साथ कार के सबसे महंगे हिस्सों में से एक बनाती हैं। प्रत्येक उत्प्रेरक कनवर्टर में लगभग 5-7 ग्राम शुद्ध पैलेडियम होता है, जिसकी कीमत सोने की तुलना में लगभग 60 डॉलर प्रति ग्राम अधिक होती है। उस लागत के बावजूद, कैटेलिटिक कन्वर्टर्स का प्रदर्शन समय के साथ ज्यादातर 8-10 वर्षों में कम हो जाता है, जबकि कार का स्वीकृत जीवन लगभग 15 वर्ष है।

प्रोफेसर शर्मा की अनुसंधान टीम उत्प्रेरक कनवर्टर निष्क्रियता को समझकर एक वैकल्पिक समाधान खोजने और इसके लिए एक सस्ता समाधान तलाशने पर काम कर रही है। उनकी टीम ने पाया है कि समय के साथ, सेरिया पर फैले पैलेडियम कण सतह ऑक्सीकरण से गुजरते हैं और उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रक्रिया (>320 डिग्री) के कारण छोटे कण में विघटित हो जाते हैं। इसलिए तीन चुनौतियाँ थीं, तापमान में कमी, गैर-नोबेल धातु के साथ पैलेडियम और सेरियम का प्रतिस्थापन, और धातु निष्क्रियता को रोकने के लिए कनवर्टर को फिर से डिजाइन करना। Fe-Ni-Co सहकारी नैनो-कणों का उपयोग पृथक नैनोस्फेयर (एकल साइट उत्प्रेरक के रूप में कार्य) में किया गया था, जहां हफ़नियाराजस्थानी मिट्टी का उपयोग ऑक्सीजन भंडार के रूप में किया जाता था। उत्प्रेरक प्रदर्शन <300 डिग्री पर पारंपरिक कनवर्टर से बेहतर पाया गया।

आलेख: राकेश के शर्मा

छवि क्रेडिट: राकेश के शर्मा, एसएमसीआरजी लैब

प्रकाशित कार्य का लिंक (पेटेंट): एक हाइड्रोजन-एनील्ड बाईमेटेलिक ऑक्साइड और उसका कार्यान्वयन 201911031662 आवेदन दिनांक 5-अगस्त-2019

अनुसंधान क्षेत्र: पर्यावरण विज्ञान