गामा विकिरण से हाइड्रोजन गैस सेंसर के प्रदर्शन में सुधार की दिशा में लखनऊ विश्वविद्यालय का महत्वपूर्ण शोध

Related Articles

गाजीपुर: अपर महाधिवक्‍ता अजीत कुमार सिंह के गया भोज के कार्यक्रम में दिग्‍गजों ने किया प्रसाद ग्रहण

1 hour ago

भदोही: रंजिश में दो पक्षों के बीच चली गोली, तीन गंभीर

2 hours ago

योगी कैबिनेट का फैसला: अशासकीय, वित्‍तविहीन, संस्‍कृत विद्यालयों और शिक्षणेत्‍तर कर्मचारियों को मिलेगा कैशलेस चिकित्‍सा का लाभ

2 hours ago

लखनऊ। लखनऊ विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञान विभाग की सेंसर्स एंड मैटेरियल्स रिसर्च लैब (SMRL) में हाइड्रोजन गैस सेंसर / संवेदक के प्रदर्शन को बेहतर बनाने की दिशा में महत्वपूर्ण शोध किया गया है। इस अध्ययन में टंगस्टन ट्राइऑक्साइड (WO₃) की पतली फिल्मों पर गामा विकिरण के प्रभावों का अध्ययन किया गया, ताकि सामग्री के गुणों में नियंत्रित परिवर्तन करके उसकी हाइड्रोजन गैस संवेदन क्षमता को बेहतर बनाने की संभावनाओं को समझा जा सके। डॉ. अमित कुमार वर्मा ने अपने शोध-निर्देशक डॉ. नरेंद्र कुमार पाण्डेय के मार्गदर्शन में टंगस्टन ट्राइऑक्साइड (WO₃) की पतली फिल्मों के गुणों तथा हाइड्रोजन गैस संवेदन क्षमता पर गामा विकिरण के प्रभावों का अध्ययन किया। इस शोध में सामग्री के संरचनात्मक एवं ऑप्टिकल गुणों के विश्लेषण और उनके गैस-संवेदन व्यवहार से संबंधों को समझने पर विशेष ध्यान दिया गया। शोध के अंतर्गत गामा विकिरण की विभिन्न खुराकों / मात्राओं  के प्रभावों का तुलनात्मक अध्ययन किया गया, ताकि यह पता लगाया जा सके कि सामग्री में होने वाले परिवर्तन हाइड्रोजन गैस की पहचान करने की क्षमता को किस प्रकार प्रभावित करते हैं। इस कार्य का व्यापक उद्देश्य भविष्य में हाइड्रोजन आधारित स्वच्छ ऊर्जा प्रणालियों की सुरक्षा के लिए अधिक प्रभावी गैस सेंसर विकसित करने हेतु वैज्ञानिक आधार तैयार करना है। इस शोध की प्रमुख उपलब्धि गामा विकिरण द्वारा WO₃ पतली फिल्मों के गुणों में होने वाले परिवर्तनों और उनके हाइड्रोजन गैस संवेदन व्यवहार के बीच संबंधों का अध्ययन है। इसके निष्कर्ष औद्योगिक गैस रिसाव की निगरानी, हाइड्रोजन भंडारण एवं उपयोग की सुरक्षा तथा उन्नत गैस-सेंसर तकनीकों के विकास से संबंधित भविष्य के अनुसंधान में उपयोगी हो सकते हैं। यह शोध सामग्री विज्ञान, विकिरण-आधारित सामग्री संशोधन और सेंसर प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अंतःविषय अनुसंधान के महत्व को दर्शाता है। साथ ही, यह स्वच्छ ऊर्जा के सुरक्षित उपयोग के लिए वैज्ञानिक एवं तकनीकी समाधान विकसित करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण अनुसंधान प्रयास है। शोध के उपलब्ध परिणामों के अनुसार, 100 °C के ऑपरेटिंग तापमान पर 75 ppm हाइड्रोजन गैस के प्रति सेंसर की प्रतिक्रिया 67.94% दर्ज की गई। सेंसर का प्रतिक्रिया समय 31.5 सेकंड और रिकवरी समय 136.6 सेकंड रिपोर्ट किया गया। ये परिणाम दर्शाते हैं कि गामा विकिरण द्वारा संशोधित WO₃ पतली फिल्मों में हाइड्रोजन गैस का पता लगाने की उपयोगी क्षमता हो सकती है। प्रतिक्रिया समय यह बताता है कि गैस के संपर्क में आने के बाद सेंसर कितनी जल्दी प्रतिक्रिया देता है, जबकि रिकवरी समय गैस हटाए जाने के बाद सेंसर के संकेत के वापस लौटने से संबंधित है।अध्ययन में 40, 80 और 120 kGy गामा विकिरण खुराकों के प्रभावों का परीक्षण किया गया। इस प्रकार का तुलनात्मक अध्ययन यह समझने में सहायता करता है कि विकिरण से उत्पन्न संरचनात्मक एवं इलेक्ट्रॉनिक परिवर्तन सामग्री के गैस संवेदन व्यवहार को कैसे प्रभावित करते हैं।

आम लोगों और दैनिक जीवन में इसकी उपयोगिता

1. हाइड्रोजन गैस के रिसाव की पहचान: भविष्य में विकसित किए जाने वाले उन्नत हाइड्रोजन सेंसरों का उपयोग हाइड्रोजन भंडारण केंद्रों, रिफ्यूलिंग स्टेशनों, प्रयोगशालाओं और औद्योगिक संयंत्रों में गैस रिसाव की निगरानी के लिए किया जा सकता है।
2. औद्योगिक सुरक्षा में सहयोग: हाइड्रोजन अत्यधिक ज्वलनशील गैस है। इसलिए इसके रिसाव की समय पर पहचान करने वाली विश्वसनीय प्रणालियाँ दुर्घटनाओं के जोखिम को कम करने में सहायक हो सकती हैं।
3. स्वच्छ ऊर्जा को सुरक्षित बनाने की दिशा में योगदान: हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन सेल और भविष्य की ऊर्जा प्रणालियों में बढ़ने की संभावना है। सुरक्षित उत्पादन, भंडारण और उपयोग के लिए प्रभावी गैस-संवेदन तकनीक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।
4. स्मार्ट गैस निगरानी प्रणालियों की संभावना: आगे के विकास के साथ इस प्रकार की सामग्री पर आधारित सेंसर स्वचालित गैस निगरानी और औद्योगिक सुरक्षा प्रणालियों का हिस्सा बन सकते हैं।
5. उन्नत सामग्री के विकास में योगदान: गामा विकिरण के माध्यम से WO₃ के गुणों में बदलाव का अध्ययन यह समझने में मदद करता है कि धातु ऑक्साइड की संरचना और इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं को नियंत्रित करके गैस सेंसर के प्रदर्शन में सुधार कैसे किया जा सकता है। इस अध्ययन में गामा विकिरण के कारण WO₃ पतली फिल्मों के भौतिक गुणों में होने वाले परिवर्तनों और उनके हाइड्रोजन गैस संवेदन व्यवहार के बीच संबंधों का विश्लेषण किया गया। यह दृष्टिकोण डिफेक्ट इंजीनियरिंग (Defect Engineering) कहलाता है, जिसमें सामग्री के भीतर दोषों और संरचनात्मक परिवर्तनों को नियंत्रित करके उसके कार्यात्मक गुणों में सुधार करने का प्रयास किया जाता है। यह शोध सामग्री विज्ञान, विकिरण तकनीक और गैस सेंसर प्रौद्योगिकी के बीच महत्वपूर्ण संबंध स्थापित करता है। इसके निष्कर्ष भविष्य में हाइड्रोजन गैस की निगरानी के लिए अधिक प्रभावी संवेदक विकसित करने की दिशा में उपयोगी वैज्ञानिक आधार प्रदान कर सकते हैं। हालाँकि, घरेलू या औद्योगिक उपयोग से पहले सेंसर की चयनात्मकता, दीर्घकालिक स्थिरता, विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में प्रदर्शन और वास्तविक परिस्थितियों में विश्वसनीयता का परीक्षण आवश्यक होगा। इसलिए इस शोध को व्यावहारिक गैस-सुरक्षा तकनीकों की दिशा में एक संभावनाशील वैज्ञानिक कदम के रूप में देखा जाना चाहिए। सतत ऊर्जा प्रणालियों की ओर वैश्विक बदलाव ने फ्यूल सेल, इलेक्ट्रोलाइज़र और हाइड्रोजन से चलने वाले परिवहन के लिए एक स्वच्छ ऊर्जा वाहक के रूप में हाइड्रोजन को अपनाने की प्रक्रिया को तेज़ कर दिया है। हाइड्रोजन (H2) एक स्वच्छ और टिकाऊ ऊर्जा विकल्प है, जिसने ‘कार्बन न्यूट्रैलिटी’ (कार्बन तटस्थता) हासिल करने की दिशा में जीवाश्म ईंधन के एक संभावित विकल्प के रूप में काफी ध्यान आकर्षित किया है। हालाँकि, औद्योगिक, परिवहन और ऊर्जा क्षेत्रों में हाइड्रोजन को बड़े पैमाने पर अपनाने के लिए उन्नत सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह अत्यधिक ज्वलनशील है और हवा में 4–75% की सांद्रता होने पर विस्फोटक हो सकता है। इसलिए, सुरक्षा सुनिश्चित करने और हाइड्रोजन प्रणालियों की रियल-टाइम निगरानी करने के लिए कुशल और भरोसेमंद हाइड्रोजन गैस सेंसर बहुत महत्वपूर्ण हैं। खनन कार्यों और परिवहन जैसे विभिन्न इनडोर और आउटडोर क्षेत्रों में हाइड्रोजन की निगरानी का दायरा लगातार बढ़ रहा है। हाइड्रोकार्बन के हाइड्रोजनीकरण (hydrogenation) और हाइड्रोडीसल्फराइजेशन (hydrodesulfurization) की प्रक्रियाओं के साथ-साथ रॉकेट ईंधन के उत्पादन में भी हाइड्रोजन का पता लगाना अनिवार्य हो जाता है। परमाणु रिएक्टरों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए हाइड्रोजन रिसाव का लगातार रियल-टाइम पता लगाना बहुत ज़रूरी है, खासकर तब जब प्लूटोनियम के पुनर्संसाधन (reprocessing) के दौरान रेडियोधर्मी कचरे के टैंकों में हाइड्रोजन गैस उत्पन्न होती है। कोयला खदानों में, कोयले की धूल के विस्फोट, मीथेन, या कोयले के कम तापमान पर ऑक्सीकरण के कारण हाइड्रोजन की कम सांद्रता (ppm रेंज में) पैदा हो सकती है। हाइड्रोजन सेंसर चिकित्सा निदान (medical diagnostics) में विशिष्ट बीमारियों के लिए बायोमार्कर के रूप में, और साथ ही पर्यावरणीय प्रदूषण के स्तर को ट्रैक करने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हाइड्रोजन तकनीक का तेज़ी से विकास यह संकेत देता है कि भविष्य में घरेलू उपकरणों, शैक्षणिक संस्थानों, निजी और सार्वजनिक परिवहन, और फिलिंग स्टेशनों में हाइड्रोजन ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है। व्यावहारिक ऊर्जा परिवेश में, हाइड्रोजन सेंसर न केवल रिसाव का पता लगाने के लिए ज़रूरी हैं, बल्कि उन्हें कम बिजली की खपत पर काम करने, बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में स्थिर रहने और लंबे समय तक भरोसेमंद ढंग से काम करने में भी सक्षम होना चाहिए।