Energy applications of nanotechnology
जैसे-जैसे दुनिया की ऊर्जा की मांग बढ़ती जा रही है, ऊर्जा उत्पादन और भंडारण के लिए अधिक कुशल और टिकाऊ प्रौद्योगिकियों का विकास तेजी से महत्वपूर्ण होता जा रहा है। राइस विश्वविद्यालय के डॉ. वेड एडम्स के अनुसार, अगले 50 वर्षों में ऊर्जा मानवता के सामने सबसे अधिक दबाव वाली समस्या होगी और नैनो प्रौद्योगिकी में इस समस्या को हल करने की क्षमता है। विज्ञान और इंजीनियरिंग के अपेक्षाकृत नए क्षेत्र नैनोटेक्नोलॉजी ने ऊर्जा उद्योग पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालने का वादा किया है। नैनोटेक्नोलोजी को किसी भी ऐसी तकनीक के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें 100 नैनोमीटर से कम लंबाई के एक आयाम वाले कण होते हैं। पैमाने के लिए, एक एकल वायरस कण लगभग 100 नैनोमीटर चौड़ा होता है। विज्ञान और इंजीनियरिंग के क्षेत्र में लोगों ने उपभोक्ता उत्पादों के विकास के लिए नैनो प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के तरीके विकसित करना शुरू कर दिया है। इन उत्पादों के डिजाइन से पहले से ही देखे गए लाभों में प्रकाश और ताप की दक्षता में वृद्धि, विद्युत भंडारण क्षमता में वृद्धि और ऊर्जा के उपयोग से प्रदूषण की मात्रा में कमी शामिल हैं। इस तरह के लाभ नैनो प्रौद्योगिकी के अनुसंधान और विकास में पूंजी के निवेश को सर्वोच्च प्राथमिकता देते हैं। ऊर्जा में आम तौर पर उपयोग की जाने वाली नैनो सामग्री ऊर्जा से संबंधित नैनो प्रौद्योगिकी का एक महत्वपूर्ण उप-क्षेत्र नैनोफैब्रिकेशन है, जो नैनोस्केल पर उपकरणों को डिजाइन करने और बनाने की प्रक्रिया है। 100 नैनोमीटर से छोटे उपकरण बनाने की क्षमता ऊर्जा को पकड़ने, संग्रहीत करने और स्थानांतरित करने के नए तरीकों के विकास के लिए कई दरवाजे खोलती है। वर्तमान में दुनिया जिन ऊर्जा संबंधी समस्याओं का सामना कर रही है, उन्हें हल करने के लिए नैनोफैब्रिकेशन प्रौद्योगिकियों की सटीकता में सुधार महत्वपूर्ण हैं। ग्राफीन-आधारित सामग्री ऊर्जा भंडारण के लिए ग्राफीन-आधारित सामग्री के उपयोग में भारी रुचि है। ऊर्जा भंडारण के लिए ग्राफीन के उपयोग पर शोध बहुत हाल ही में शुरू हुआ, लेकिन सापेक्ष अनुसंधान की विकास दर तेजी से है। ग्राफीन हाल ही में कम वजन, रासायनिक जड़ता और कम कीमत जैसे कई गुणों के कारण ऊर्जा भंडारण के लिए एक आशाजनक सामग्री के रूप में उभरा है। ग्राफीन कार्बन का एक एलोट्रोप है जो एक षट्कोणीय जाली में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की द्वि-आयामी चादर के रूप में मौजूद है। शोध समुदाय द्वारा "ग्राफीन" नामक ग्राफीन से संबंधित सामग्रियों के एक परिवार में ग्राफीन के संरचनात्मक या रासायनिक व्युत्पन्न होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक रूप से प्राप्त ग्राफीन ग्राफीन ऑक्साइड है (जिसे ग्रेफाइट ऑक्साइड की एकल परत के रूप में परिभाषित किया गया है, ग्रेफाइट ऑक्साइड को मजबूत ऑक्सीडाइज़र के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड, सोडियम नाइट्रेट और पोटेशियम परमैंगनेट का मिश्रण) जिसे आमतौर पर ग्रेफाइट से ऑक्सीकरण द्वारा ग्रेफाइट ऑक्साइड और परिणामी एक्सफोलिएशन में तैयार किया जाता है। ग्राफीन के गुण निर्माण की विधि पर बहुत निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, ग्राफीन में ग्राफीन ऑक्साइड की कमी के परिणामस्वरूप एक ग्राफीन संरचना होती है जो एक-परमाणु मोटी भी होती है, लेकिन इसमें दोषों की उच्च सांद्रता होती है, जैसे कि नैनोहोल और स्टोन-वेल्स दोष। इसके अलावा, कार्बन सामग्री, जिसमें अपेक्षाकृत उच्च विद्युत चालकता और परिवर्तनशील संरचनाएं होती हैं, का सल्फर के संशोधन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विविध संरचनाओं के साथ सल्फर-कार्बन यौगिकों को संश्लेषित किया गया है और शुद्ध सल्फर की तुलना में उल्लेखनीय रूप से बेहतर विद्युत रासायनिक प्रदर्शन का प्रदर्शन किया गया है, जो बैटरी डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है। उच्च प्रदर्शन वाली ली-एस बैटरियों के लिए सल्फर कैथोड के संशोधन में ग्राफीन में बहुत क्षमता है, जिसकी हाल के वर्षों में व्यापक रूप से जांच की गई है। सिलिकॉन-आधारित नैनो सेमीकंडक्टर्स सिलिकॉन-आधारित नैनो सेमीकंडक्टर्स का सौर ऊर्जा में सबसे उपयोगी अनुप्रयोग है और इसका क्योटो विश्वविद्यालय जैसे कई स्थानों पर भी व्यापक अध्ययन किया गया है। वे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम से तरंग दैर्ध्य की एक बड़ी श्रृंखला को अवशोषित करने के लिए सिलिकॉन नैनोकणों का उपयोग करते हैं। यह सतह पर कई समान और समान दूरी वाली सिलिकॉन छड़ें लगाकर किया जा सकता है। साथ ही, सर्वोत्तम परिणामों तक पहुँचने के लिए दूरी की ऊँचाई और लंबाई को अनुकूलित करना होगा। सिलिकॉन कणों की यह व्यवस्था सौर ऊर्जा को कई अलग-अलग कणों, रोमांचक इलेक्ट्रॉनों द्वारा पुनः अवशोषित करने की अनुमति देती है और जिसके परिणामस्वरूप अधिकांश ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। फिर, गर्मी को बिजली में बदला जा सकता है। क्योटो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि ये नैनो-स्केल अर्धचालक नियमित सौर कोशिकाओं की तुलना में कम से कम 40 प्रतिशत तक दक्षता बढ़ा सकते हैं। नैनोसेल्यूलोज आधारित पदार्थ सेल्यूलोज पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्राकृतिक बहुलक है। वर्तमान में, फोटोवोल्टिक (पी. वी.) उपकरणों, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों, यांत्रिक ऊर्जा हार्वेस्टरों और उत्प्रेरक घटकों में नैनोसेल्यूलोज आधारित मेसोपोरस संरचनाएं, लचीली पतली फिल्में, फाइबर और नेटवर्क विकसित और उपयोग किए जाते हैं। उन ऊर्जा से संबंधित उपकरणों में नैनोसेल्यूलोज का समावेश काफी हद तक पर्यावरण के अनुकूल सामग्रियों के हिस्से को बढ़ाता है और प्रासंगिक पर्यावरणीय चिंताओं को दूर करने में बहुत आशाजनक है। इसके अलावा, सेलूलोज़ कम लागत और बड़े पैमाने के वादों में खुद को प्रकट करता है। ऊर्जा में नैनो संरचना एक-आयामी नैनो सामग्री एक-आयामी नैनो संरचनाओं ने ऊर्जा घनत्व, सुरक्षा और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के चक्र जीवन को बढ़ाने का वादा किया है, एक ऐसा क्षेत्र जिसमें ली-आयन बैटरियों में सुधार की आवश्यकता है। इन नैनो संरचनाओं का उपयोग मुख्य रूप से बैटरी इलेक्ट्रोड में उनके छोटे द्वि-निरंतर आयन और इलेक्ट्रॉन परिवहन मार्गों के कारण किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी का प्रदर्शन अधिक होता है। इसके अतिरिक्त, 1डी नैनोस्ट्रक्चर दोहरी परत द्वारा चार्ज भंडारण बढ़ाने में सक्षम हैं, और उनकी तेज छद्म कैपेसिटिव सतह रेडॉक्स प्रक्रियाओं के कारण सुपरकैपेसिटर पर भी उपयोग किया जा सकता है। भविष्य में, इन सामग्रियों के नए डिजाइन और नियंत्रणीय संश्लेषण को और अधिक गहराई से विकसित किया जाएगा। 1डी नैनोमटेरियल्स पर्यावरण के अनुकूल और लागत प्रभावी भी हैं। दो आयामी नैनोमटेरियल्स दो आयामी नैनोमटेरियल्स की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि उनके गुणों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। इसका मतलब है कि 2डी नैनोमटेरियल्स को आसानी से संशोधित किया जा सकता है और नैनोस्ट्रक्चर पर इंजीनियर किया जा सकता है। इंटरलेयर स्पेस को गैर-स्तरित सामग्रियों के लिए भी हेरफेर किया जा सकता है, जिन्हें 2डी नैनोफ्लुइडिक चैनल कहा जाता है। 2डी नैनोमटेरियल्स को छिद्रपूर्ण संरचनाओं में भी इंजीनियर किया जा सकता है ताकि ऊर्जा भंडारण और उत्प्रेरक अनुप्रयोगों के लिए आसान चार्ज और बड़े पैमाने पर परिवहन का उपयोग किया जा सके। 2डी नैनोमटेरियल्स में भी कुछ समस्याएं हैं। सामग्री के गुणों को संशोधित करने के कुछ दुष्प्रभाव हैं, जैसे कि गतिविधि और संरचनात्मक स्थिरता, जिनसे समझौता किया जा सकता है जब वे इंजीनियर होते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ दोष पैदा करने से उच्च उत्प्रेरक प्रदर्शन के लिए सक्रिय स्थलों की संख्या बढ़ सकती है, लेकिन दुष्प्रभाव भी हो सकते हैं, जो संभवतः उत्प्रेरक की संरचना को नुकसान पहुंचा सकते हैं। एक अन्य उदाहरण यह है कि अंतः परत विस्तार उत्प्रेरक प्रतिक्रिया में आयन प्रसार बाधा को कम कर सकता है, लेकिन यह संभावित रूप से इसकी संरचनात्मक स्थिरता को भी कम कर सकता है। इस वजह से, प्रदर्शन और स्थिरता के बीच एक समझौता होता है। दूसरा मुद्दा डिजाइन विधियों में निरंतरता है। उदाहरण के लिए, अंतः परत अंतरिक्ष और ऊर्जा भंडारण उपकरणों में उत्प्रेरक की मुख्य संरचनाएँ विषम संरचनाएँ हैं, लेकिन इन संरचनाओं में उत्प्रेरक प्रतिक्रिया या आवेश भंडारण तंत्र पर तंत्र की समझ की कमी हो सकती है। 2डी नैनोमटेरियल डिजाइन की गहरी समझ की आवश्यकता है, क्योंकि मौलिक ज्ञान इन संरचनाओं को डिजाइन करने के सुसंगत और कुशल तरीकों की ओर ले जाएगा। तीसरी चुनौती इन प्रौद्योगिकियों का व्यावहारिक उपयोग है। भंडारण और प्रसंस्करण के दौरान उनकी आंतरिक अस्थिरता के कारण 2डी नैनोमटेरियल्स के प्रयोगशाला-पैमाने और उद्योग-पैमाने के अनुप्रयोगों के बीच बहुत बड़ा अंतर है। उदाहरण के लिए, छिद्रपूर्ण 2डी नैनोमटेरियल संरचनाओं में कम पैकिंग घनत्व होता है, जिससे उन्हें घनी फिल्मों में पैक करना मुश्किल हो जाता है। औद्योगिक स्तर पर इन सामग्रियों के उपयोग के लिए अभी भी नई प्रक्रियाएं विकसित की जा रही हैं। अनुप्रयोग लिथियम-सल्फर आधारित उच्च प्रदर्शन वाली बैटरी ली-आयन बैटरी वर्तमान में सबसे लोकप्रिय विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में से एक है और पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों तक के क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। हालांकि, ली-आयन बैटरियों का गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा घनत्व सीमित है और जीवाश्म ईंधन की तुलना में कम है। लिथियम सल्फर (ली-एस) बैटरी, जिसका ऊर्जा घनत्व ली-आयन बैटरी की तुलना में बहुत अधिक है, हाल के वर्षों में दुनिया भर का ध्यान आकर्षित कर रही है। चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन के शोधों का एक समूह (अनुदान सं। 21371176 और 21201173) और निंगबो विज्ञान और प्रौद्योगिकी नवाचार दल (अनुदान सं। 2012बी82001) ने एक नैनोस्ट्रक्चर-आधारित लिथियम-सल्फर बैटरी विकसित की है जिसमें ग्राफीन/सल्फर/कार्बन नैनो-मिश्रित बहुस्तरीय संरचनाएं शामिल हैं। सल्फर के नैनोमॉडिफिकेशन से बैटरी की विद्युत चालकता बढ़ सकती है और सल्फर कैथोड में इलेक्ट्रॉन परिवहन में सुधार हो सकता है। एक बहुस्तरीय संरचना (जी/एस/सी) के साथ एक ग्राफीन/सल्फर/कार्बन नैनोकम्पोजिट, जिसमें नैनोसाइज़्ड सल्फर को रासायनिक रूप से कम ग्राफीन शीट के दोनों किनारों पर स्तरित किया जाता है और अनाकार कार्बन परतों से ढका जाता है, को डिजाइन किया जा सकता है और सफलतापूर्वक तैयार किया जा सकता है। यह संरचना एक साथ सल्फर की उच्च चालकता और सतह सुरक्षा प्राप्त करती है, और इस प्रकार उत्कृष्ट आवेश/निर्वहन प्रदर्शन को जन्म देती है। जी/एस/सी कम्पोजिट ली-एस बैटरियों के लिए एक उच्च प्रदर्शन कैथोड सामग्री के रूप में आशाजनक विशेषताओं को दर्शाता है। सौर कोशिकाओं में नैनोमटेरियल्स इंजीनियर नैनोमटेरियल्स वर्तमान पीढ़ी के सौर कोशिकाओं के प्रमुख निर्माण खंड हैं। आज की सर्वश्रेष्ठ सौर कोशिकाओं में विभिन्न ऊर्जाओं पर प्रकाश को अवशोषित करने के लिए कई अलग-अलग अर्धचालकों की परतें होती हैं, लेकिन फिर भी वे सूर्य की लगभग 40 प्रतिशत ऊर्जा का उपयोग करने का प्रबंधन करती हैं। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सौर कोशिकाओं की क्षमता बहुत कम होती है (15-20%)। नैनोस्ट्रक्चरिंग का उपयोग स्थापित फोटोवोल्टिक (पी. वी.) प्रौद्योगिकियों की दक्षता में सुधार के लिए किया गया है, उदाहरण के लिए, अनाकार सिलिकॉन उपकरणों में वर्तमान संग्रह में सुधार, डाई-संवेदी सौर कोशिकाओं में प्लाजमोनिक वृद्धि, और क्रिस्टलीय सिलिकॉन में बेहतर प्रकाश ट्रैपिंग। इसके अलावा, नैनोटेक्नोलॉजी नैनोमटेरियल्स के लचीले बैंडगैप्स का उपयोग करके या फोटोवोल्टिक उपकरणों की प्रत्यक्षता और फोटॉन से बचने की संभावना को नियंत्रित करके प्रकाश रूपांतरण की दक्षता बढ़ाने में मदद कर सकती है। टाइटेनियम डाइऑक्साइड (टी. आई. ओ. 2) अपनी कम लागत, पर्यावरणीय सौम्यता, प्रचुर मात्रा में बहुरूपता, अच्छी स्थिरता और उत्कृष्ट इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल गुणों के कारण पिछले कुछ दशकों में पी. वी. कोशिकाओं में उपयोग के लिए सबसे व्यापक रूप से जांच किए गए धातु ऑक्साइडों में से एक है। हालाँकि, टी. आई. ओ. 2 सामग्री के गुणों के कारण उनका प्रदर्शन बहुत सीमित है। एक सीमा विस्तृत पट्टी अंतराल है, जो टी. आई. ओ. 2 को केवल पराबैंगनी (यू. वी.) प्रकाश के प्रति संवेदनशील बनाता है, जो सौर स्पेक्ट्रम के केवल 5 प्रतिशत से भी कम हिस्से पर कब्जा करता है। हाल ही में, कोर-शेल संरचित नैनोमटेरियल्स ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है क्योंकि वे एक कार्यात्मक प्रणाली में अलग-अलग घटकों के एकीकरण का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो बेहतर भौतिक और रासायनिक गुणों (जैसे, स्थिरता, गैर-विषाक्तता, फैलाव, बहु-कार्यात्मकता) को दर्शाते हैं, जो अलग-अलग घटकों से अनुपलब्ध हैं। टीआईओ2 नैनोमटेरियल्स के लिए, यह कोर-शेल संरचित डिजाइन उनके नुकसान को दूर करने का एक आशाजनक तरीका प्रदान करेगा, जिसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन में सुधार होगा। एकमात्र टी. आई. ओ. 2 सामग्री की तुलना में, कोर-शेल संरचित टी. आई. ओ. 2 संयोजन ट्यूनेबल ऑप्टिकल और विद्युत गुण, यहां तक कि नए कार्य भी दिखाते हैं, जो अद्वितीय कोर-शेल संरचनाओं से उत्पन्न होते हैं। नैनोपार्टिकल ईंधन योजक नैनोमटेरियल्स का उपयोग ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। नैनोपार्टिकल ईंधन योजक कार्बन उत्सर्जन को कम करने और दहन ईंधन की दक्षता बढ़ाने में भी बहुत उपयोगी हो सकते हैं। सेरियम ऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स को उनके उच्च सतह क्षेत्र और आयतन अनुपात के कारण बिना जले हाइड्रोकार्बन और अन्य छोटे कण उत्सर्जन के अपघटन को उत्प्रेरित करने में बहुत अच्छा दिखाया गया है, साथ ही इंजन की दक्षता बढ़ाने और एन. ओ. एक्स उत्सर्जन पर अंकुश लगाने के लिए इंजनों के दहन कक्ष के भीतर दबाव को कम करने में भी मदद करता है। कार्बन नैनोपार्टिकल्स के जुड़ने से जेट ईंधन में जलने की दर और इग्निशन में देरी में भी सफलतापूर्वक वृद्धि हुई है। बायोडीजल और डीजल ईंधन में लौह नैनोपार्टिकल योजकों ने भी एक अध्ययन में ईंधन की खपत और हाइड्रोकार्बन के वॉल्यूमेट्रिक उत्सर्जन में 3-6%, कार्बन मोनोऑक्साइड में 6-12% और नाइट्रोजन ऑक्साइड में 4-11% की कमी दिखाई है। ईंधन योजकों के पर्यावरणीय और स्वास्थ्य प्रभाव जबकि नैनोमटेरियल्स कई तरीकों से ईंधन की ऊर्जा दक्षता में वृद्धि कर सकते हैं, उनके उपयोग की एक कमी पर्यावरण पर नैनोकणों के प्रभाव में निहित है। ईंधन में सेरियम ऑक्साइड नैनोकण योजकों के साथ, निकास के भीतर इन विषाक्त कणों की मात्रा का पता लगाया जा सकता है। डीजल ईंधन में सेरियम ऑक्साइड योजकों को फेफड़ों की सूजन और चूहों में ब्रोन्कियल एल्वियोलर लैवेज तरल पदार्थ में वृद्धि का कारण दिखाया गया है। यह चिंता का विषय है, विशेष रूप से उच्च सड़क यातायात वाले क्षेत्रों में, जहां इन कणों के जमा होने और स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डालने की संभावना है। डीजल ईंधन के अधूरे दहन से उत्पन्न प्राकृतिक रूप से होने वाले नैनोपार्टिकल्स भी डीजल के धुएं की विषाक्तता में बड़े योगदानकर्ता हैं। यह निर्धारित करने के लिए और अधिक शोध किए जाने की आवश्यकता है कि क्या ईंधन में कृत्रिम नैनोकणों को जोड़ने से दहन के कारण विषाक्त कण उत्सर्जन की शुद्ध मात्रा में कमी आती है। आर्थिक लाभ ऊर्जा के अधिग्रहण, हस्तांतरण और भंडारण के संबंध में नैनो प्रौद्योगिकी का उपयोग करने की दिशा में अपेक्षाकृत हालिया बदलाव का समाज पर कई सकारात्मक आर्थिक प्रभाव पड़ा है और आगे भी रहेगा। सामग्री का नियंत्रण जो नैनो प्रौद्योगिकी उपभोक्ता उत्पादों के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को प्रदान करती है, नैनो प्रौद्योगिकी के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक है और विभिन्न उत्पादों की दक्षता में सुधार की अनुमति देता है। नैनो प्रौद्योगिकी के उपयोग से ऊर्जा के अधिक कुशल अधिग्रहण और भंडारण से भविष्य में ऊर्जा लागत में कमी आ सकती है, क्योंकि अधिक विकास के साथ नैनो सामग्री की तैयारी की लागत कम हो जाती है। वर्तमान ऊर्जा उत्पादन के साथ एक प्रमुख मुद्दा दहन के उप-उत्पाद के रूप में अपशिष्ट गर्मी का उत्पादन है। इसका एक सामान्य उदाहरण आंतरिक दहन इंजन में है। आंतरिक दहन इंजन गैसोलीन से लगभग 64 प्रतिशत ऊर्जा खो देता है क्योंकि गर्मी और अकेले इसके सुधार का एक महत्वपूर्ण आर्थिक प्रभाव हो सकता है। हालाँकि, इस संबंध में आंतरिक दहन इंजन में सुधार करना प्रदर्शन का त्याग किए बिना बेहद कठिन साबित हुआ है। आणविक अनुरूप उत्प्रेरक, बहुलक झिल्ली और बेहतर ईंधन भंडारण का उपयोग करके नैनो प्रौद्योगिकी के उपयोग के माध्यम से ईंधन कोशिकाओं की दक्षता में सुधार करना अधिक प्रशंसनीय प्रतीत होता है। एक ईंधन कोशिका के संचालन के लिए, विशेष रूप से हाइड्रोजन संस्करण के लिए, हाइड्रोजन परमाणुओं के प्रोटॉन से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए एक उत्कृष्ट-धातु उत्प्रेरक (आमतौर पर प्लैटिनम, जो बहुत महंगा होता है) की आवश्यकता होती है। हालांकि, इस प्रकार के उत्प्रेरक कार्बन मोनोऑक्साइड प्रतिक्रियाओं के प्रति बेहद संवेदनशील होते हैं। इसका मुकाबला करने के लिए, प्रणाली में कार्बन मोनोऑक्साइड की सांद्रता को कम करने के लिए अल्कोहल या हाइड्रोकार्बन यौगिकों का उपयोग किया जाता है। नैनो प्रौद्योगिकी का उपयोग करके, उत्प्रेरक को नैनोफैब्रिकेशन के माध्यम से डिज़ाइन किया जा सकता है जो अपूर्ण दहन को सीमित करता है और इस प्रकार कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा को कम करता है, जिससे प्रक्रिया की दक्षता में सुधार होता है। नैनो प्रौद्योगिकी ऊर्जा ईंधन सेल संदर्भ नैनो प्रौद्योगिकी ऊर्जा प्रौद्योगिकी भी देखें।