Solar fuel
சூரிய எரிபொருள் என்பது சூரிய சக்தியிலிருந்து உற்பத்தி செய்யப்படும் செயற்கை இரசாயன எரிபொருளாகும். ஒளி வேதியியல் மூலம் சூரிய எரிபொருள்களை உற்பத்தி செய்யலாம் (அதாவது. ஃபோட்டான்கள் மூலம் சில இரசாயன எதிர்வினைகளை செயல்படுத்துதல்), ஒளி உயிரியல் (அதாவது செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை) மற்றும் மின் வேதியியல் எதிர்வினைகள் (அதாவது ஒளிச்சேர்க்கை) ஒரு இரசாயன எதிர்வினையை இயக்க சூரிய பேனல்களிலிருந்து வரும் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துதல்). சூரிய எரிபொருள்களை வெப்ப வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலமாகவும் உற்பத்தி செய்யலாம் (அதாவது, ஒரு இரசாயன எதிர்வினையை இயக்க செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய வெப்ப ஆற்றலால் வழங்கப்படும் சூரிய வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம்). ஒளி ஒரு ஆற்றல் ஆதாரமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது, சூரிய ஆற்றல் இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது, பொதுவாக புரோட்டான்களை ஹைட்ரஜனாக அல்லது கார்பன் டை ஆக்சைடை கரிம சேர்மங்களாகக் குறைப்பதன் மூலம். சூரிய ஒளி இல்லாதபோது சூரிய எரிபொருளை உற்பத்தி செய்து பின்னர் பயன்படுத்த சேமிக்க முடியும், இது புதைபடிவ எரிபொருள்கள் மற்றும் மின்கலன்களுக்கு மாற்றாக அமைகிறது. இத்தகைய எரிபொருள்களுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள் ஹைட்ரஜன், அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ராசின் ஆகும். இந்த எதிர்வினைகளை நிலையான, சுற்றுச்சூழல் நட்பு வழியில் கொண்டு செல்ல பல்வேறு ஒளி வினையூக்கிகள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன. கண்ணோட்டம் புதைபடிவ எரிபொருட்களின் இருப்பு குறைந்து வருவதை உலகம் சார்ந்திருப்பது சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகளை மட்டுமல்ல, புவிசார் அரசியல் பிரச்சினைகளையும் முன்வைக்கிறது. சூரிய எரிபொருள்கள், குறிப்பாக ஹைட்ரஜன், புதைபடிவ எரிபொருள்களுக்கு பதிலாக மாற்று ஆற்றல் ஆதாரமாக பார்க்கப்படுகின்றன, குறிப்பாக சேமிப்பு அவசியம். ஒளிமின்னழுத்தங்கள் மூலம் சூரிய ஒளியிலிருந்து நேரடியாக மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய முடியும், ஆனால் இந்த வகையான ஆற்றல் ஹைட்ரஜனுடன் ஒப்பிடும்போது சேமிக்க திறனற்றது. சூரிய ஒளி கிடைக்கும் போது சூரிய எரிபொருளை உற்பத்தி செய்து, பின்னர் பயன்படுத்த சேமித்து கொண்டு செல்ல முடியும். இது மிகவும் வசதியானது, ஏனென்றால் நேரடி சூரிய ஒளி கிடைக்காத சூழ்நிலைகளில் இதைப் பயன்படுத்தலாம். மிகவும் பரவலாக ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்ட சூரிய எரிபொருள்கள் ஹைட்ரஜன் ஆகும், ஏனெனில் இந்த எரிபொருளைப் பயன்படுத்துவதன் ஒரே தயாரிப்பு நீர் மற்றும் ஒளி வேதியியல் கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பின் தயாரிப்புகள், அவை மீத்தேன் மற்றும் புரோபேன் போன்ற வழக்கமான எரிபொருள்களாகும். வரவிருக்கும் ஆராய்ச்சியில் அம்மோனியா மற்றும் தொடர்புடைய பொருட்களும் அடங்கும் (அதாவது. ஹைட்ராசின்). ஹைட்ரஜனை சேமிப்பதற்கான மிகவும் கச்சிதமான மற்றும் பாதுகாப்பான வழியாக ஹைட்ரஜனுடன் வரும் சவால்களை இவை தீர்க்க முடியும். நேரடி அம்மோனியா எரிபொருள் செல்களும் ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டு வருகின்றன. சூரிய எரிபொருள்களை நேரடி அல்லது மறைமுக செயல்முறைகள் மூலம் உற்பத்தி செய்யலாம். நேரடி செயல்முறைகள் சூரிய ஒளியில் உள்ள ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி இடைநிலை ஆற்றல் மாற்றங்கள் இல்லாமல் எரிபொருளை உற்பத்தி செய்கின்றன. சூரிய வெப்ப வேதியியல் சூரியனின் வெப்பத்தை நேரடியாகப் பயன்படுத்தி சூரிய உலைக்கு அருகிலுள்ள ஒரு ரிசீவரை வெப்பப்படுத்துகிறது, அங்கு வெப்ப வேதியியல் செயல்முறை செய்யப்படுகிறது. இதற்கு மாறாக, மறைமுக செயல்முறைகள் சூரிய ஆற்றலை முதலில் மற்றொரு வகையான ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன (பயோமாஸ் அல்லது மின்சாரம் போன்றவை) பின்னர் அதை எரிபொருளை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தலாம். மறைமுக செயல்முறைகளை செயல்படுத்துவது எளிதானது, ஆனால் நேரடி முறையை விட குறைவான செயல்திறன் கொண்டதாக இருப்பதில் குறைபாடு உள்ளது. எனவே, நேரடி முறைகள் அவற்றின் குறைந்த திறமையான சகாக்களை விட மிகவும் சுவாரஸ்யமானதாகக் கருதப்பட வேண்டும். எனவே புதிய ஆராய்ச்சி இந்த நேரடி மாற்றத்தில் அதிக கவனம் செலுத்துகிறது, ஆனால் மின் கட்டத்தை சமநிலைப்படுத்த உடனடியாக பயன்படுத்தக்கூடிய எரிபொருள்களிலும் கவனம் செலுத்துகிறது. ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி ஒளி மின் வேதியியல் சூரிய ஒளி மின் வேதியியல் செயல்பாட்டில், மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்யலாம். இந்த செயல்பாட்டில் சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்த, ஒரு ஒளி மின் வேதியியல் கலத்தைப் பயன்படுத்தலாம், அங்கு ஒரு ஒளி உணர்திறன் மின்முனை ஒளியை மின்சார மின்னோட்டமாக மாற்றுகிறது, பின்னர் அது நீர் பிளவுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அத்தகைய ஒரு வகை செல் சாய-உணர்திறன் கொண்ட சூரிய மின்கலம் ஆகும். இது ஒரு மறைமுக செயல்முறையாகும், ஏனெனில் இது மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது, பின்னர் ஹைட்ரஜனை உருவாக்க பயன்படுகிறது. சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தும் மற்றொரு மறைமுக செயல்முறை ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்களைப் பயன்படுத்தி பயோமாஸை உயிரி எரிபொருளாக மாற்றுவதாகும்; இருப்பினும், ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் அறுவடை செய்யப்படும் பெரும்பாலான ஆற்றல் உயிர்வாழும் செயல்முறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, எனவே ஆற்றல் பயன்பாட்டிற்காக இழக்கப்படுகிறது. ஒரு குறைக்கடத்தியை ஒளிச்சேர்க்கை கருவியாகவும் பயன்படுத்தலாம். ஒரு குறைக்கடத்தி பேண்ட்கேப்பை விட அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஒரு ஃபோட்டானால் தாக்கப்படும்போது, ஒரு எலக்ட்ரான் கடத்தல் பட்டைக்கு உற்சாகப்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் வேலன்ஸ் பட்டையில் ஒரு துளை உருவாக்கப்படுகிறது. பட்டை வளைவு காரணமாக, எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் மேற்பரப்புக்கு நகர்கின்றன, அங்கு இந்த கட்டணங்கள் நீர் மூலக்கூறுகளைப் பிரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பல வேறுபட்ட பொருட்கள் சோதிக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் இதுவரை எதுவும் நடைமுறை பயன்பாட்டிற்கான தேவைகளைக் காட்டவில்லை. ஒளி வேதியியல் ஒளி வேதியியல் செயல்பாட்டில், சூரிய ஒளி நேரடியாக தண்ணீரை ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாகப் பிரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நீரின் உறிஞ்சுதல் நிறமாலை சூரியனின் உமிழ்வு நிறமாலையுடன் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்படாததால், நீரின் நேரடி விலகல் நடக்க முடியாது; ஒரு ஒளிச்சேர்க்கை பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். அத்தகைய பல வினையூக்கிகள் கருத்தாக்கத்தின் சான்றாக உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் வணிக பயன்பாட்டிற்காக இன்னும் அளவிடப்படவில்லை; இருப்பினும், அவற்றின் ஒப்பீட்டு எளிமை சாத்தியமான குறைந்த செலவு மற்றும் அதிகரித்த ஆற்றல் மாற்று செயல்திறனின் நன்மையை வழங்குகிறது. யோசனையின் அத்தகைய ஒரு சான்று நோசெரா மற்றும் சக ஊழியர்களால் உருவாக்கப்பட்ட "செயற்கை இலை" ஆகும்ஃ உலோக ஆக்சைடு அடிப்படையிலான வினையூக்கிகள் மற்றும் ஒரு குறைக்கடத்தி சூரிய மின்கலம் ஆகியவற்றின் கலவையானது ஒளியின் மீது ஹைட்ரஜனை உருவாக்குகிறது, ஆக்ஸிஜனை மட்டுமே துணை தயாரிப்பாகக் கொண்டுள்ளது. ஒளி உயிரியல் ஒரு ஒளி உயிரியல் செயல்பாட்டில், ஒளி உயிரணுக்களில் ஒளிச்சேர்க்கை நுண்ணுயிரிகளைப் (பச்சை நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் சயனோபாக்டீரியா) பயன்படுத்தி ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த உயிரினங்களில் சில கலாச்சார நிலைமைகளை மாற்றும்போது ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்கின்றன; எடுத்துக்காட்டாக, கிளாமைடோமோனாஸ் ரீன்ஹார்ட்டி சல்பர் பற்றாக்குறையின் கீழ் ஹைட்ரஜனை காற்றில்லா முறையில் உற்பத்தி செய்கிறது, அதாவது, செல்கள் கந்தகம் இல்லாத ஒரு வளர்ச்சி ஊடகத்திலிருந்து இன்னொரு வளர்ச்சிக்கு நகர்த்தப்படும்போது, வளிமண்டல ஆக்ஸிஜனை அணுகாமல் வளர்க்கப்படுகின்றன. மற்றொரு அணுகுமுறை டயசோட்ரோபிக் சயனோபாக்டீரியம் நோஸ்டாக் பங்க்டிஃபார்மில் உள்ள ஹைட்ரஜன்-ஆக்சிடைசிங் (உறிஞ்சுதல்) ஹைட்ரஜனேஸ் நொதியின் செயல்பாட்டை ஒழிப்பதாகும், இதனால் நைட்ரஜன்-சரிசெய்தல் நிலைமைகளில் நைட்ரஜனேஸ் நொதியால் இயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜனை அது உட்கொள்ளாது. இந்த என். பஞ்சிஃபோர்ம் பிறழ்வு பின்னர் புலப்படும் ஒளியுடன் ஒளிரும் போது ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய முடியும். மற்றொரு பிறழ்ந்த சயனோபாக்டீரியா, சினெக்கோசிஸ்டிஸ், ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய ரூப்ரிவிவாக்ஸ் ஜெலடினோசஸ் சிபிஎஸ் பாக்டீரியாவின் மரபணுக்களைப் பயன்படுத்துகிறது. கார்பன் மோனாக்சைடு ஆக்சிஜனேற்றம் மூலம் சிபிஎஸ் பாக்டீரியா ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்கிறது. இந்த மரபணுக்களை சினெக்கோசிஸ்டிஸில் செயல்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் பணியாற்றி வருகின்றனர். இந்த மரபணுக்களைப் பயன்படுத்த முடிந்தால், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியில் ஆக்ஸிஜன் தடுப்பின் சிக்கல்களை சமாளிக்க சில முயற்சிகள் தேவைப்படும், ஆனால் இந்த செயல்முறை 10 சதவீதம் சூரிய ஆற்றல் பிடிப்பை வழங்க முடியும் என்று மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இது ஒளி உயிரியல் ஆராய்ச்சியை ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி ஆய்வுகளின் மிகவும் உற்சாகமான மற்றும் நம்பிக்கைக்குரிய கிளையாக ஆக்குகிறது. பாசி ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் குறுகிய கால இயல்பை சமாளிப்பதில் இன்னும் பல சிக்கல்கள் உள்ளன, மேலும் ஆராய்ச்சி ஆரம்ப கட்டங்களில் உள்ளது. இருப்பினும், இந்த ஆராய்ச்சி இந்த புதுப்பிக்கத்தக்க மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு செயல்முறைகளை தொழில்மயமாக்க ஒரு சாத்தியமான வழியை வழங்குகிறது. சூரிய வெப்ப வேதியியல் செயல்பாட்டில், நீர் உயர் வெப்பநிலை சூரிய உலைக்குள் மின்சாரத்தை விட நேரடி சூரிய வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாகப் பிரிக்கப்படுகிறது, இது ஹீலியோஸ்டேட்டுகளின் சூரிய புலத்திலிருந்து அதிக செறிவுள்ள சூரியப் பாய்ச்சலைப் பெறுகிறது, இது அதிக செறிவுள்ள சூரிய ஒளியை உலைக்குள் மையப்படுத்துகிறது. இரண்டு படி சீரியம் ஆக்சைடு சுழற்சி மற்றும் செப்பு குளோரின் கலப்பின சுழற்சி ஆகியவை மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய இரண்டு வழிகள் ஆகும். சீரியம் ஆக்சைடு சுழற்சிக்கு முதல் படி 1400 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் CeO3 ஐ Ce2O3 ஆக அகற்றுவதாகும். உலோக ஆக்சைடைக் குறைப்பதற்கான வெப்பக் குறைப்பு நடவடிக்கைக்குப் பிறகு, ஹைட்ரஜன் சுமார் 800 டிகிரி செல்சியஸில் நீராற்பகுப்பு மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. செப்பு குளோரைடு சுழற்சிக்கு குறைந்த வெப்பநிலை (~ 500 டிகிரி செல்சியஸ்) தேவைப்படுகிறது, இது இந்த செயல்முறையை மிகவும் திறமையானதாக ஆக்குகிறது, ஆனால் இந்த சுழற்சியில் அதிக படிகள் உள்ளன, மேலும் இது செரியம் ஆக்சைடு சுழற்சியை விட மிகவும் சிக்கலானது. ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு தொடர்ச்சியான செயல்திறன் தேவைப்படுவதால், சூரிய வெப்ப வேதியியல் செயல்முறை வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பை உள்ளடக்கியது. மற்றொரு தெர்மோகெமிக்கல் முறை மீத்தேனின் சூரிய சீர்திருத்தத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, இது பாரம்பரிய புதைபடிவ எரிபொருள் சீர்திருத்த செயல்முறையைப் பிரதிபலிக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும், ஆனால் சூரிய வெப்பத்தை மாற்றுகிறது. நேச்சரில் நவம்பர் 2021 வெளியீட்டில், சுவிஸ் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகமான ETH சூரிச்சின் ஆல்டோ ஸ்டெய்ன்ஃபெல்ட் ஒரு செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையை அறிவித்தார், அங்கு காற்றில் இருந்து உறிஞ்சப்படும் கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் நீராவி செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய சக்தியால் வெப்பப்படுத்தப்பட்ட ஒரு சீரியம் ஆக்சைடு வினையூக்கி வழியாக ஹைட்ரஜன் மற்றும் கார்பன் மோனாக்சைடை உற்பத்தி செய்கிறது, இது ஃபிஷர்-ட்ரோப்ஸ் செயல்முறை மூலம் மெத்தனால் என்ற திரவ எரிபொருளை உருவாக்கும் சிக்கலான ஹைட்ரோகார்பன்களாக மாற்றப்படுகிறது. சஹாரா பாலைவனத்தின் 0.5 சதவீதம் மேற்பரப்புடன் 2019 ஆம் ஆண்டில் பயன்படுத்தப்பட்ட விமான எரிபொருளை அளவிட முடியும். ஒரு எழுத்தாளர், பிலிப் ஃபர்லர், முன்னணி நிபுணர் சின்ஹெலியன், இது 2022 ஆம் ஆண்டில் கொலோனுக்கு மேற்கே உள்ள ஜூலிச்சில் ஒரு சூரிய எரிபொருள் உற்பத்தி வசதியை உருவாக்கிக் கொண்டிருந்தது, மற்றொருவர் ஸ்பெயினில். லுஃப்தான்சா குழுமத்தின் ஒரு பகுதியான சுவிஸ் ஏர்லைன்ஸ், 2023 ஆம் ஆண்டில் அதன் முதல் வாடிக்கையாளராக மாற வேண்டும். கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) கார்பன் மோனாக்சைடு (CO) மற்றும் மீத்தேன் போன்ற பிற குறைக்கப்பட்ட சேர்மங்களாக குறைக்கப்படலாம், பொருத்தமான ஒளி வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தி. ஒரு ஆரம்ப உதாரணம் டிரிஸ் (பைபைரிடின்) ரூத்தேனியம் (II) குளோரைடு (ரு (பைபை) 3Cl2) மற்றும் கோபால்ட் குளோரைடு (CoCl2) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி CO2 ஐ CO ஆகக் குறைத்தது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில் பல புதிய வினையூக்கிகள் CO2 ஐ CO ஆகக் குறைப்பதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளன, அதன் பிறகு ஃபிஷர்-டிராப்ஸ் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரோகார்பன்களை உருவாக்க CO ஐப் பயன்படுத்தலாம். சூரிய சக்தியில் இயங்கும் கார்பன் டை ஆக்சைடைக் குறைப்பதற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய அமைப்பு ஒரு ஒளிமின்னழுத்த கலத்தை ஒரு மின் வேதியியல் கலத்துடன் (பிவி + ஈசி) இணைப்பதாகும். ஒளிமின்னழுத்த மின்கலத்திற்கு மிகவும் திறமையான GaInP/GaAs/Ge சூரிய மின்கலன் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது, ஆனால் பல தொடர்-இணைக்கப்பட்ட மற்றும்/அல்லது டாண்டம் (மல்டி-ஜங்ஷன்) பி. வி கட்டமைப்புகள் CO2 குறைப்பு எதிர்வினைகளை இயக்க தேவையான மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்ட அடர்த்தியை வழங்க பயன்படுத்தப்படலாம் மற்றும் நியாயமான தயாரிப்பு வெளியேற்றத்தை வழங்கலாம். சூரிய மின்கலங்கள்/பேனல்களை மின்னாற்பகுப்புடன் (களுடன்) நேரடி தொடர்பில் வைக்கலாம், இது அமைப்பு சுருக்கம் மற்றும் இரண்டு தொழில்நுட்பங்களின் வெப்ப மேலாண்மை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் நன்மைகளைக் கொண்டு வரலாம், அல்லது தனித்தனியாக சூரிய ஒளிக்கு வெளிப்புறமாக பி. வி வை வைப்பதன் மூலமும், ஈ. சி அமைப்புகள் உட்புறமாக பாதுகாக்கப்படுவதன் மூலமும். தற்போது சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட மின் வேதியியல் செல் வாயு பரவல் மின்முனை (ஜி. இ. டி) ஓட்ட செல் ஆகும். இதில் CO2 Ag நானோ துகள்களில் வினைபுரிந்து CO ஐ உற்பத்தி செய்கிறது. சூரிய சக்தியிலிருந்து கார்பன் டை ஆக்சைடு உற்பத்தி திறன் 19 சதவீதம் வரை எட்டப்பட்டுள்ளது, 20 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு செயல்பாட்டில் குறைந்தபட்ச இழப்பு ஏற்பட்டுள்ளது. மைக்ரோவேவ் பிளாஸ்மா மூலம் இயக்கப்படும் சிஓ2 சிதைவைப் பயன்படுத்தி வினையூக்கி இல்லாமல் சிஓவை உற்பத்தி செய்யலாம். இந்த செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் திறமையானது, மின்சாரம் முதல் CO செயல்திறன் 50 சதவீதம் வரை இருக்கும், ஆனால் குறைந்த மாற்றத்துடன் சுமார் 10 சதவீதம். இந்த குறைந்த மாற்றங்கள் உகந்தவை அல்ல, ஏனென்றால் CO மற்றும் CO2 ஐ பெரிய அளவில் திறமையான முறையில் பிரிப்பது கடினம். இந்த செயல்முறையின் பெரிய தலைகீழ் என்னவென்றால், அதை அணைக்கலாம் மற்றும் மிக விரைவாக இயக்கலாம் மற்றும் பற்றாக்குறையான பொருட்களைப் பயன்படுத்தாது. (பலவீனமாக அயனியாக்கப்பட்ட) பிளாஸ்மா நுண்ணலைகளைப் பயன்படுத்தி உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, இந்த நுண்ணலைகள் பிளாஸ்மாவில் உள்ள இலவச எலக்ட்ரான்களை துரிதப்படுத்த முடியும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் CO2 உடன் தொடர்பு கொள்கின்றன, இது CO2 ஐ அதிர்வாகத் தூண்டுகிறது, இது CO2 ஐ CO ஆகப் பிரிக்க வழிவகுக்கிறது. கிளர்ச்சி மற்றும் விலகல் வேகமாக நிகழ்கிறது, இதனால் ஆற்றலின் ஒரு சிறிய பகுதி மட்டுமே வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது, இது செயல்திறனை அதிகமாக வைத்திருக்கிறது. விலகல் ஒரு ஆக்ஸிஜன் ரேடிக்கலையும் உருவாக்குகிறது, இது CO2 உடன் CO மற்றும் O2 உடன் வினைபுரிகிறது. மேலும் இந்த விஷயத்தில், நுண்ணுயிரிகளின் பயன்பாடு ஆராயப்பட்டுள்ளது. மரபணு பொறியியல் மற்றும் செயற்கை உயிரியல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி, ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்களில் உயிரி எரிபொருள் உற்பத்தி செய்யும் வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளின் பகுதிகள் அல்லது முழு பகுதிகளும் அறிமுகப்படுத்தப்படலாம். ஒரு உதாரணம், க்ளோஸ்ட்ரிடியம் அசிட்டோபியூட்டிலிக்கம், எஸ்செரிச்சியா கோலி மற்றும் ட்ரெபோனெமா டென்டிகோலாவிலிருந்து நொதிகளைப் பயன்படுத்தி சினெக்கோகாக்கஸ் எலங்காடஸில் 1-பியூட்டனால் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. நெதர்லாந்தின் வாகனிங்கன் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஆராய்ச்சி மையத்தில் உள்ள ஆல்கேபார்க், இந்த வகை உயிரி எரிபொருள் உற்பத்தியை ஆராயும் ஒரு பெரிய அளவிலான ஆராய்ச்சி வசதிக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு ஆகும். அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ரேசின் உற்பத்தி அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ரேசின் போன்ற ஹைட்ரஜன் நிறைந்த பொருட்கள் ஹைட்ரஜனை சேமிக்க சிறந்தவை. இது அவற்றின் ஆற்றல் அடர்த்தி காரணமாகும், அம்மோனியாவுக்கு திரவ ஹைட்ரஜனை விட குறைந்தது 1.3 மடங்கு அதிகம். திரவ ஹைட்ரஜனுடன் ஒப்பிடும்போது ஹைட்ரசின் கிட்டத்தட்ட இரண்டு மடங்கு அடர்த்தியான ஆற்றல் கொண்டது, இருப்பினும் ஒரு எதிர்மறையான அம்சம் என்னவென்றால், நேரடி ஹைட்ரசின் எரிபொருள் கலங்களைப் பயன்படுத்துவதில் நீர்த்தல் தேவைப்படுகிறது, இது இந்த எரிபொருள் கலத்திலிருந்து ஒருவர் பெறக்கூடிய ஒட்டுமொத்த சக்தியைக் குறைக்கிறது. அதிக அளவீட்டு அடர்த்தி தவிர, அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ரஸ் ஹைட்ராசின் குறைந்த எரியக்கூடிய தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, இது சேமிப்பு மற்றும் போக்குவரத்து செலவுகளைக் குறைப்பதன் மூலம் ஹைட்ரஜனை விட உயர்ந்ததாக அமைகிறது. அம்மோனியா நேரடி அம்மோனியா எரிபொருள் செல்கள் இந்த சரியான காரணத்திற்காக ஆராய்ச்சி செய்யப்படுகின்றன மற்றும் புதிய ஆய்வுகள் ஒரு புதிய ஒருங்கிணைந்த சூரிய அடிப்படையிலான அம்மோனியா தொகுப்பு மற்றும் எரிபொருள் கலத்தை முன்வைத்தன. அம்மோனியாவை ஒருங்கிணைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் அதிகப்படியான சூரிய சக்தியிலிருந்து சூரிய அடித்தளம் பின்பற்றப்படுகிறது. இது ஒரு புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு (PEM) எரிபொருள் கலத்துடன் இணைந்து அம்மோனியா மின்னாற்பகுப்பு கலத்தைப் (AEC) பயன்படுத்துவதன் மூலம் செய்யப்படுகிறது. சூரிய சக்தியில் ஒரு சரிவு ஏற்படும் போது, ஒரு நேரடி அம்மோனியா எரிபொருள் செல் பற்றாக்குறை ஆற்றலை வழங்குகிறது. இந்த சமீபத்திய ஆராய்ச்சி (2020) ஆற்றலின் திறமையான பயன்பாட்டிற்கு ஒரு தெளிவான எடுத்துக்காட்டு, இது தற்காலிக சேமிப்பு மற்றும் அம்மோனியாவை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் செய்யப்படுகிறது. அம்மோனியாவில் ஆற்றல் சேமிப்பு காலப்போக்கில் சீரழியாது, இது பேட்டரிகள் மற்றும் ஃப்ளைவீல்கள் விஷயத்தில் உள்ளது. இது நீண்ட கால ஆற்றல் சேமிப்பை வழங்குகிறது. அதிகப்படியான ஆற்றலை மற்ற இடங்களுக்கு எளிதில் கொண்டு செல்ல முடியும் என்ற கூடுதல் நன்மையை இந்த சிறிய ஆற்றல் வடிவம் கொண்டுள்ளது. மனிதர்களுக்கு அம்மோனியாவின் நச்சுத்தன்மை காரணமாக இது அதிக பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகளுடன் செய்யப்பட வேண்டும். மின்சார விநியோகத்தில் ஏற்படும் இடையூறுகளைக் கட்டுப்படுத்த ஒரு கலப்பு அமைப்பை உருவாக்க, இந்த அமைப்பை காற்றாலை ஆற்றல் மற்றும் நீர்மின் நிலையங்களுடன் பூர்த்தி செய்ய மேலும் ஆராய்ச்சி செய்யப்பட வேண்டும். முன்மொழியப்பட்ட அமைப்பின் பொருளாதார செயல்திறன் குறித்தும் ஆராய்வது அவசியம். சில விஞ்ஞானிகள் ஒரு புதிய அம்மோனியா பொருளாதாரத்தை கற்பனை செய்கிறார்கள், இது கிட்டத்தட்ட எண்ணெய் தொழிற்துறையைப் போன்றது, ஆனால் வற்றாத கார்பன் இல்லாத சக்தியின் மகத்தான நன்மையுடன். பச்சை அம்மோனியா என்று அழைக்கப்படும் இது பெரிய கப்பல்களுக்கு சாத்தியமான எரிபொருளாகக் கருதப்படுகிறது. தென் கொரிய கப்பல் கட்டுபவர் டி. எஸ். எம். இ 2025 ஆம் ஆண்டுக்குள் இந்த கப்பல்களை வணிகமயமாக்க திட்டமிட்டுள்ளது. ஹைட்ராசின் ஆற்றலை சேமிப்பதற்கான மற்றொரு வழி ஹைட்ராசினைப் பயன்படுத்துவதாகும். இந்த மூலக்கூறு அம்மோனியாவுடன் தொடர்புடையது மற்றும் அம்மோனியாவைப் போலவே பயனுள்ளதாக இருக்கும். இது அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு அல்லது குளோரின் அடிப்படையிலான ஆக்சிஜனேற்றங்கள் மூலம் உருவாக்கப்படலாம். இது இன்னும் அடர்த்தியான ஆற்றல் சேமிப்பு எரிபொருளாக அமைகிறது. ஹைட்ராசினின் எதிர்மறையான அம்சம் என்னவென்றால், இது மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது மற்றும் இது ஆக்ஸிஜனுடன் மிகவும் தீவிரமாக வினைபுரியும். இது இடம் போன்ற ஆக்ஸிஜன் குறைந்த பகுதிக்கு சிறந்த எரிபொருளாக அமைகிறது. சமீபத்தில் ஏவப்பட்ட இரிடியம் நெக்ஸ்ட் செயற்கைக்கோள்களில் ஹைட்ராசின் அவற்றின் ஆற்றல் ஆதாரமாக உள்ளது. இருப்பினும் நச்சு, இந்த எரிபொருள் பெரும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, ஏனென்றால் ஹைட்ராசினை பாதுகாப்பாக கொண்டு செல்லவும், ஹைட்ரஜன் மற்றும் அம்மோனியாவாக மாற்றவும் பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகளை போதுமான அளவு அதிகரிக்க முடியும். முழு புலப்படும்-ஒளி பகுதியிலும் செயல்படும் புகைப்பட வினையூக்க அமைப்பு மூலம் ஹைட்ராசைனை சிதைக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தனர். இதன் பொருள் என்னவென்றால், சூரிய ஒளியை ஹைட்ராஸைன் உற்பத்தி செய்ய மட்டுமல்லாமல், இந்த எரிபொருளிலிருந்து ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்யவும் பயன்படுத்த முடியும். ஹைட்ராசின் சிதைவு ஒரு p-n இரு அடுக்கு மூலம் செய்யப்படுகிறது, இதில் ஃபுலரீன் (C60) உள்ளது, இது "பக்கிபால்ஸ்" என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு n-வகை குறைக்கடத்தி மற்றும் துத்தநாகம் பித்தலோசயனைன் (ZnPc) ஆகும், இது ஒரு p-வகை குறைக்கடத்தி ஒரு கரிம ஒளி வினையூக்க அமைப்பை உருவாக்குகிறது. இந்த அமைப்பு ஒரு மின்சாரத்தை உருவாக்கும் n-வகை குறைக்கடத்திக்கு எலக்ட்ரான்களைத் தூண்டுவதற்கு புலப்படும் ஒளி கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்துகிறது. பி-வகை குறைக்கடத்தியில் உருவாக்கப்பட்ட துளைகள் சாதனத்தின் நாஃபியோன் பகுதி என்று அழைக்கப்படும் திசையில் கட்டாயப்படுத்தப்படுகின்றன, இது ஹைட்ராசினை நைட்ரஜன் வாயுவாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது மற்றும் ஹைட்ரஜன் அயனிகளைக் கரைக்கிறது. இது எரிபொருள் கலத்தின் முதல் பெட்டியில் செய்யப்பட்டது. ஹைட்ரஜன் அயனிகள் ஒரு உப்பு பாலம் வழியாக மற்றொரு பெட்டிக்குச் சென்று, முதல் பெட்டியில் இருந்து ஒளியுடனான தொடர்பால் பெறப்பட்ட எலக்ட்ரான்களால் ஹைட்ரஜன் வாயுவாகக் குறைக்கப்படும். இவ்வாறு ஹைட்ரஜனை உருவாக்குகிறது, இது எரிபொருள் செல்களில் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த நம்பிக்கைக்குரிய ஆய்வுகள் ஹைட்ராசின் ஒரு சூரிய எரிபொருள் என்பதைக் காட்டுகிறது, இது ஆற்றல் மாற்றத்தில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஹைட்ராசினுக்கு ஒரு வித்தியாசமான அணுகுமுறை நேரடி எரிபொருள் செல்கள் ஆகும். இந்த செல்களுக்கான கருத்துக்கள் 1960 களில் இருந்து உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. சமீபத்திய ஆய்வுகள் மிகச் சிறந்த நேரடி ஹைட்ராசின் எரிபொருள் செல்களை வழங்குகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடை ஆக்சிஜனேற்றியாகப் பயன்படுத்துவது. அனோடை காரமாகவும் கேத்தோடு அமிலமாகவும் மாற்றுவது சக்தி அடர்த்தியை நிறைய அதிகரித்தது, இது 80 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் சுமார் 1 டபிள்யூ/செமீ 2 உயர் சிகரங்களைக் காட்டுகிறது. முன்பு குறிப்பிட்டபடி, நேரடி ஹைட்ராசின் எரிபொருள் செல்களின் முக்கிய பலவீனம் ஹைட்ராசின் மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்களின் அதிக நச்சுத்தன்மை ஆகும். இருப்பினும், நீர் போன்ற திரவமான ஹைட்ரஸ் ஹைட்ரசின், அதிக ஹைட்ரஜன் அடர்த்தியைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது, மேலும் தற்போதுள்ள எரிபொருள் உள்கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தி பாதுகாப்பாக சேமித்து கொண்டு செல்ல முடியும். ஹைட்ராசின் சம்பந்தப்பட்ட சுய-ஆற்றல் எரிபொருள் கலங்களையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளனர். இந்த எரிபொருள் செல்கள் ஹைட்ராசைனை இரண்டு வழிகளில் பயன்படுத்துகின்றன, அதாவது நேரடி எரிபொருள் செல்லுக்கான எரிபொருளாகவும், பிளவுபடுத்தும் இலக்காகவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதன் பொருள் என்னவென்றால், இந்த எரிபொருள் கலத்துடன் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய ஹைட்ராசின் மட்டுமே தேவைப்படுகிறது, எனவே வெளிப்புற சக்தி தேவையில்லை. இது இரும்பு டோப் செய்யப்பட்ட கோபால்ட் சல்பைடு நானோஷீட்களைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. இரும்புடன் கூடிய ஊக்கமருந்து ஹைட்ரஜன் உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஹைட்ராசின் டீஹைட்ரஜனேற்றத்தின் இலவச-ஆற்றல் மாற்றங்களைக் குறைக்கிறது. இந்த முறை 20 மணி நேர நிலைத்தன்மை மற்றும் 98 சதவீதம் ஃபாரடைக் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, இது சுய-ஆற்றல் கொண்ட ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி செல்களின் சிறந்த அறிக்கைகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. ஆல்கலைன், PEM மற்றும் SOEC எலக்ட்ரோலைசர்களைப் பயன்படுத்தி சூரிய ஒளிமின்னழுத்தங்களுடன் ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான நீரின் மின்னாற்பகுப்பு; சூரிய ஒளியின் இந்த அடிப்படை பயன்பாடு தண்ணீரை ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாகப் பிரிக்க மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது, எடுத்துக்காட்டாக நீராவி சீர்திருத்தத்தின் மூலம் ஹைட்ரஜனைப் பிடிப்பதை விட சற்று திறமையானது என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. ஹைட்ரஜனின் கார உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் குறைந்த செலவைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் முதிர்ச்சியடைந்ததாகக் கருதப்படுகிறது. இதன் விளைவாக ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு மகசூல் PEM தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது. இருப்பினும், PEM தொழில்நுட்பத்தில் அரிப்பு பிரச்சினைகள் எதுவும் இல்லை மற்றும் மிகவும் திறமையானது, அதேசமயம் கார உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் அரிப்பு மற்றும் மோசமான செயல்திறனின் குறைபாட்டைக் கொண்டுள்ளது. இது தவிர, PEM தொழில்நுட்பம் ஒரு விரைவான தொடக்க மற்றும் எளிய பராமரிப்பைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், மொத்த உற்பத்தியில் கார ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி தொழில்நுட்பம் சிறந்தது. ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியில் 1000 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் வெப்பநிலையை அடைய, சூரிய ஒளியை ஒரு கோபுரத்திற்கு இயக்கப் பயன்படுத்தப்படும் சூரிய ஹீலியோஸ்டேட்டுகளைப் பயன்படுத்துவதில் ஹெலியோஜென் வெற்றி பெற்றதாகக் கூறுகிறது. 2500 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் உள்ள வெப்பநிலைகள் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தாமல் தண்ணீரை ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக வெப்ப வேதியியல் ரீதியாகப் பிரிக்கலாம். இந்த வெப்ப வேதியியல் செயல்முறைகளுக்குத் தேவையான அதிக வெப்பநிலையை அடைய சூரிய ஒளியை திருப்பிவிட அணு மின் நிலையங்களின் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி அல்லது தகவமைப்பு சூரிய கண்ணாடி புலங்கள் மூலம் இதைச் செய்யலாம். இருப்பினும், ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கான இந்த வழி அதன் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளது, மேலும் இந்த உற்பத்தி ஹைட்ரஜன் லாபகரமானது மற்றும் திறமையானது என்று இன்னும் நிரூபிக்கப்படவில்லை, ஏனெனில் இது மற்ற, முதிர்ந்த தொழில்நுட்பங்களுடன் போட்டியிட வேண்டும். கார்பன்-நடுநிலை எரிபொருள் ஒளிச்சேர்க்கை நீர் பிளவு புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் சூரிய இரசாயன சூரிய-ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் சுழற்சி குறிப்புகள் மாற்று எரிபொருள்கள் ஒளிச்சேர்க்கை புதுப்பிக்கத்தக்க எரிபொருள் தொழில்நுட்பம் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிபொருள் எரிபொருள் உற்பத்தி