01 दिसंबर, 2022 (नानावरक न्यूज़) हाइड्रोजन को भारी परिवहन क्षेत्र के डीकार्बोनाइजेशन के एक महत्वपूर्ण हिस्से के रूप में देखा जाता है और दुनिया भर में हाइड्रोजन से चलने वाली ट्रेनों, ट्रकों और हवाई जहाजों को विकसित और तैनात किया जा रहा है। भारी उद्योग में भी, हाइड्रोजन को बहुत महत्वपूर्ण माना जाता है, उदाहरण के लिए जीवाश्म मुक्त इस्पात के उत्पादन के लिए। हाइड्रोजन के भंडारण या उपयोग के जोखिम सर्वविदित हैं। विस्फोटक मिश्रण (नॉलगैस) के निर्माण के लिए हवा में केवल चार प्रतिशत हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है जो थोड़ी सी चिंगारी से प्रज्वलित हो सकती है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि महत्वपूर्ण स्तरों पर लीक और अलार्म की निगरानी के लिए अति-संवेदनशील सेंसर मौजूद हों।

हाइड्रोजन उपयोग में अत्यधिक महत्व की सुरक्षा

डच सहयोगियों के साथ, चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी, स्वीडन में भौतिकी विभाग के शोधकर्ताओं ने अब एक ऑप्टिकल हाइड्रोजन सेंसर विकसित किया है जो हाइड्रोजन के रिकॉर्ड-निम्न स्तर का पता लगाता है। इस प्रकार यह दुनिया के सबसे संवेदनशील सेंसर में शामिल हो जाता है। में एक लेख में नए शोध के परिणाम प्रस्तुत किए गए हैं संचार प्रकृति ("पार्ट्स पर बिलियन ऑप्टिकल हाइड्रोजन डिटेक्शन के साथ उलटा डिज़ाइन किया गया प्लास्मोनिक मेटासुरफेस"). "हाइड्रोजन के सभी उपयोग और भंडारण में सुरक्षा का अत्यधिक महत्व है। यदि लीक का जल्दी पता चल जाता है, तो उन्हें ठीक किया जा सकता है ताकि आपको उम्मीद है कि आपको संयंत्र या वाहन को सेवा से बिल्कुल भी बाहर नहीं करना पड़ेगा, ”चाल्मर्स प्रोफेसर क्रिस्टोफ लैंगहैमर, वैज्ञानिक लेख के मुख्य लेखकों में से एक कहते हैं। नया सेंसर एक ऑप्टिकल घटना प्लास्मोंस पर आधारित है जो तब होता है जब धातु के नैनोकण प्रकाश को पकड़ते हैं और कणों को एक अलग रंग देते हैं। यह रंग तब बदलता है जब परिवेश में हाइड्रोजन की मात्रा बदलती है और सेंसर महत्वपूर्ण स्तरों पर अलार्म बजा सकता है। (छवि: चाल्मर्स प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय)

एआई तकनीक ने रास्ता दिखाया

ऑप्टिकल हाइड्रोजन सेंसर में कई धातुएँ होती हैं नैनोकणों जो अपने परिवेश में हाइड्रोजन का पता लगाने के लिए मिलकर काम करते हैं। नया सेंसर कैसे डिजाइन किया गया था, इसका तरीका पहले किए गए कार्यों से अलग है। बड़ी संख्या में नमूनों का उत्पादन करने और उन्हें व्यक्तिगत रूप से जांचने के बजाय यह देखने के लिए कि कौन सा सबसे अच्छा काम करता है, शोधकर्ताओं ने उन्नत उपयोग किया है कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) एक दूसरे से उनकी दूरी, व्यास और मोटाई के आधार पर कणों के बीच इष्टतम संपर्क बनाने की तकनीक। नतीजा एक सेंसर है जो हाइड्रोजन एकाग्रता में परिवर्तन का पता लगाता है जो प्रतिशत के कुछ सौ हजारवें हिस्से जितना छोटा होता है। नए सेंसर की कम पता लगाने की सीमा के पीछे रहस्य सतह पर नियमित पैटर्न में कणों की व्यवस्था और उनके ठीक-ठीक आयामों का संयोजन है। यह उसी प्रकार के पिछले सेंसरों में प्रयुक्त यादृच्छिक कण व्यवस्था की तुलना में सेंसर की संवेदनशीलता के लिए अधिक अनुकूल निकला। क्रिस्टोफ़ लैंगहैमर का शोध समूह पहले प्रस्तुत करने में सक्षम रहा है दुनिया का सबसे तेज हाइड्रोजन सेंसर. उसके लिए, यह स्पष्ट है कि कई अलग-अलग प्रकार के सेंसर की आवश्यकता होती है और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उन्हें अनुकूलित करना पड़ता है। "हाइड्रोजन के आसपास की तकनीक ने एक विशाल छलांग लगाई है और इसलिए आज के सेंसर को अधिक सटीक और विभिन्न उद्देश्यों के अनुरूप बनाने की आवश्यकता है। कभी-कभी बहुत तेज सेंसर की जरूरत होती है, कभी-कभी ऐसे सेंसर की जरूरत होती है जो कठोर रासायनिक वातावरण में या कम तापमान पर काम करता हो। एक सेंसर डिजाइन सभी जरूरतों को पूरा नहीं कर सकता", क्रिस्टोफ लैंगहैमर कहते हैं, जो एक नए क्षमता केंद्र के संस्थापकों में से एक हैं: TechForH2।
हाइड्रोजन पर नए सहयोग में उद्योग और शिक्षाविद भारी परिवहन प्रणालियों के डीकार्बोनाइजेशन पर ध्यान देने के साथ नई हाइड्रोजन तकनीक विकसित करने के लिए नया चाल्मर्स के नेतृत्व वाला केंद्र शिक्षा और उद्योग दोनों को एक साथ लाता है। TechForH2 का नेतृत्व यांत्रिकी और समुद्री विज्ञान विभाग के चाल्मर्स प्रोफेसर टॉमस ग्रोनस्टेड द्वारा किया जाता है। "जब अनुसंधान समुदाय और उद्योग का विलय होता है, तो यह हमें अगले स्तर तक ले जा सकता है, जैसे कि हम जो उत्पादन करते हैं उसे लागू किया जा सकता है और उद्योग में मौजूद जरूरतों और चुनौतियों को पूरा किया जा सकता है। यह सेंसर के विकास पर लागू होता है, साथ ही भारी वाहनों या हाइड्रोजन गैस का उपयोग करने वाले हवाई जहाजों के प्रणोदन से संबंधित अनुसंधान पर भी लागू होता है," टॉमस ग्रोनस्टेड कहते हैं, जो उल्लेख करते हैं कि 500 ​​किलोमीटर की रेंज वाला एक इलेक्ट्रिक विमान अपनी सीमा को 3000 किलोमीटर तक बढ़ा सकता है यदि यह था हाइड्रोजन द्वारा संचालित।

ऑप्टिकल हाइड्रोजन सेंसर कैसे काम करता है

शोधकर्ताओं ने जो सेंसर विकसित किया है वह एक ऑप्टिकल घटना, प्लास्मोंस पर आधारित है, जो तब होता है जब धातु के नैनोकण प्रकाश को पकड़ते हैं और कणों को एक अलग रंग देते हैं। यदि नैनोकण पैलेडियम या पैलेडियम मिश्र धातु से बने होते हैं, तो उनका रंग तब बदलता है जब परिवेश में हाइड्रोजन की मात्रा भिन्न होती है, और यदि स्तर गंभीर हो जाता है तो सेंसर अलार्म ट्रिगर कर सकता है। सेंसर में कणों की सतह और ज्यामिति पर व्यवस्था के अंतिम संयोजन को खोजने के लिए, शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजन के संपर्क में उच्चतम संभव संवेदनशीलता प्राप्त करने के लिए कण झुंड अनुकूलन नामक एक कृत्रिम बुद्धि एल्गोरिदम का उपयोग किया। कणों को बहुत सटीक परिभाषित नियमित पैटर्न में रखने से उत्तर निकला। एआई-डिजाइन के आधार पर, ऑप्टिमाइज्ड ऑप्टिकल हाइड्रोजन सेंसर को "पार्ट्स पर बिलियन" रेंज (250 पीपीबी) में ऑप्टिकली हाइड्रोजन का पता लगाने के लिए अपनी तरह का पहला गढ़ा और सत्यापित किया गया था।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61946.php