Energy applications of nanotechnology
جیسے جیسے دنیا کی توانائی کی طلب میں اضافہ ہوتا جا رہا ہے، توانائی پیدا کرنے اور ذخیرہ کرنے کے لیے زیادہ موثر اور پائیدار ٹیکنالوجیز کی ترقی تیزی سے اہم ہوتی جا رہی ہے۔ رائس یونیورسٹی کے ڈاکٹر ویڈ ایڈمز کے مطابق، توانائی اگلے 50 سالوں میں انسانیت کو درپیش سب سے اہم مسئلہ ہوگی اور نینو ٹیکنالوجی میں اس مسئلے کو حل کرنے کی صلاحیت ہے۔ نینو ٹیکنالوجی، جو کہ سائنس اور انجینئرنگ کا ایک نسبتا نیا شعبہ ہے، نے توانائی کی صنعت پر نمایاں اثر ڈالنے کا وعدہ کیا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی کی تعریف کسی بھی ایسی ٹیکنالوجی کے طور پر کی گئی ہے جس میں 100 نینو میٹر سے کم لمبائی کے ایک طول و عرض والے ذرات ہوتے ہیں۔ پیمانے کے لیے، ایک واحد وائرس کا ذرہ تقریبا 100 نینو میٹر چوڑا ہوتا ہے۔ سائنس اور انجینئرنگ کے شعبوں میں لوگوں نے پہلے ہی صارفین کی مصنوعات کی ترقی کے لیے نینو ٹیکنالوجی کو استعمال کرنے کے طریقے تیار کرنا شروع کر دیے ہیں۔ ان مصنوعات کے ڈیزائن سے پہلے ہی مشاہدہ کیے گئے فوائد روشنی اور حرارتی کارکردگی میں اضافہ، برقی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت میں اضافہ، اور توانائی کے استعمال سے آلودگی کی مقدار میں کمی ہیں۔ اس طرح کے فوائد نینو ٹیکنالوجی کی تحقیق اور ترقی میں سرمائے کی سرمایہ کاری کو اولین ترجیح بناتے ہیں۔ توانائی میں عام طور پر استعمال ہونے والے نینو میٹریل توانائی سے متعلق نینو ٹیکنالوجی کا ایک اہم ذیلی شعبہ نینو فیبریکیشن ہے، جو نینو اسکیل پر آلات کو ڈیزائن کرنے اور بنانے کا عمل ہے۔ 100 نینو میٹر سے چھوٹے آلات بنانے کی صلاحیت توانائی کو پکڑنے، ذخیرہ کرنے اور منتقل کرنے کے نئے طریقوں کی ترقی کے لیے بہت سے دروازے کھولتی ہے۔ نینو فیبریکیشن ٹیکنالوجیز کی درستگی میں بہتری توانائی سے متعلق بہت سے مسائل کو حل کرنے کے لیے اہم ہیں جن کا اس وقت دنیا کو سامنا ہے۔ گرافین پر مبنی مواد توانائی کے ذخیرے کے لیے گرافین پر مبنی مواد کے استعمال میں بہت زیادہ دلچسپی ہے۔ توانائی کے ذخیرے کے لیے گرافین کے استعمال پر تحقیق بہت حال ہی میں شروع ہوئی، لیکن متعلقہ تحقیق کی شرح نمو تیز ہے۔ گرافین حال ہی میں کم وزن، کیمیائی جمود اور کم قیمت جیسی کئی خصوصیات کی وجہ سے توانائی کے ذخیرے کے لیے ایک امید افزا مواد کے طور پر ابھرا ہے۔ گرافین کاربن کا ایک الاٹروپ ہے جو ہیکساگونل جالی میں منظم کاربن ایٹموں کی دو جہتی شیٹ کے طور پر موجود ہے۔ گرافین سے متعلق مواد کا ایک خاندان، جسے تحقیقی برادری "گرافینس" کہتی ہے، گرافین کے ساختی یا کیمیائی مشتقات پر مشتمل ہوتا ہے۔ سب سے اہم کیمیائی طور پر حاصل شدہ گرافین گرافین آکسائڈ ہے (جس کی تعریف گریفائٹ آکسائڈ کی واحد پرت کے طور پر کی گئی ہے، گریفائٹ آکسائڈ کو مضبوط آکسیڈائزرز کے ساتھ گریفائٹ کے رد عمل سے حاصل کیا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر، سلفورک ایسڈ، سوڈیم نائٹریٹ، اور پوٹاشیم پرمینگنیٹ کا مرکب) جو عام طور پر گریفائٹ سے آکسائڈائزیشن کے ذریعے گریفائٹ آکسائڈ میں تیار کیا جاتا ہے اور اس کے نتیجے میں اخراج ہوتا ہے۔ گرافین کی خصوصیات کا بہت زیادہ انحصار بناوٹ کے طریقہ کار پر ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، گرافین آکسائڈ کی گرافین میں کمی کے نتیجے میں گرافین کی ساخت پیدا ہوتی ہے جو ایک ایٹم موٹی بھی ہوتی ہے لیکن اس میں نقائص کی زیادہ مقدار ہوتی ہے، جیسے نینو ہول اور اسٹون ویلز کے نقائص۔ مزید برآں، کاربن مواد، جن میں نسبتا زیادہ برقی چالکتا اور متغیر ڈھانچے ہوتے ہیں، سلفر کی ترمیم میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ متنوع ڈھانچوں کے ساتھ سلفر-کاربن مرکبات کی ترکیب کی گئی ہے اور خالص سلفر کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر الیکٹرو کیمیکل کارکردگی کا مظاہرہ کیا گیا ہے، جو بیٹری کے ڈیزائن کے لیے اہم ہے۔ گرافین میں اعلی کارکردگی والی لی-ایس بیٹریوں کے لیے سلفر کیتھوڈ میں ترمیم کرنے کی بڑی صلاحیت ہے، جس کی حالیہ برسوں میں وسیع پیمانے پر تحقیق کی گئی ہے۔ سلیکن پر مبنی نینو سیمی کنڈکٹر سلیکن پر مبنی نینو سیمی کنڈکٹر کا شمسی توانائی میں سب سے زیادہ مفید استعمال ہوتا ہے اور کیوٹو یونیورسٹی جیسی کئی جگہوں پر بھی اس کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے۔ وہ برقی مقناطیسی سپیکٹرم سے طول موج کی ایک بڑی رینج کو جذب کرنے کے لیے سلکان نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ سطح پر بہت سی ایک جیسی اور مساوی فاصلے والی سلکان کی سلاخوں کو ڈال کر کیا جا سکتا ہے۔ نیز، بہترین نتائج تک پہنچنے کے لیے فاصلے کی اونچائی اور لمبائی کو بہتر بنانا ہوگا۔ سلکان کے ذرات کی یہ ترتیب شمسی توانائی کو بہت سے مختلف ذرات، دلچسپ الیکٹرانوں کے ذریعے دوبارہ جذب کرنے کی اجازت دیتی ہے اور اس کے نتیجے میں زیادہ تر توانائی حرارت میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ پھر، حرارت کو بجلی میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ کیوٹو یونیورسٹی کے محققین نے دکھایا ہے کہ یہ نینو پیمانے کے سیمی کنڈکٹر باقاعدہ شمسی خلیوں کے مقابلے میں کارکردگی میں کم از کم 40 فیصد اضافہ کر سکتے ہیں۔ نینو سیلولوز پر مبنی مواد سیلولوز زمین پر سب سے زیادہ وافر مقدار میں قدرتی پولیمر ہے۔ فی الحال، نینو سیلولوز پر مبنی میسوپورس ڈھانچے، لچکدار پتلی فلمیں، ریشے، اور نیٹ ورک تیار کیے جاتے ہیں اور فوٹو وولٹک (پی وی) آلات، توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام، مکینیکل توانائی کی کٹائی کرنے والے، اور اتپریرک اجزاء میں استعمال ہوتے ہیں۔ ان توانائی سے متعلق آلات میں نینو سیلولوز کی شمولیت بڑی حد تک ماحول دوست مواد کے حصے کو بڑھاتا ہے اور متعلقہ ماحولیاتی خدشات کو دور کرنے میں بہت امید افزا ہے۔ مزید برآں، سیلولوز کم لاگت اور بڑے پیمانے کے وعدوں میں خود کو ظاہر کرتا ہے۔ توانائی میں نینو اسٹرکچرز ایک جہتی نینو میٹریلز ایک جہتی نینو اسٹرکچرز نے توانائی کی کثافت، حفاظت، اور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی سائیکلنگ لائف میں اضافہ کرنے کا وعدہ ظاہر کیا ہے، یہ ایک ایسا علاقہ ہے جس میں لی-آئن بیٹریوں کے لیے بہتری کی ضرورت ہے۔ یہ نینو اسٹرکچر بنیادی طور پر بیٹری الیکٹروڈ میں ان کے چھوٹے دو مسلسل آئن اور الیکٹران ٹرانسپورٹ راستوں کی وجہ سے استعمال ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں بیٹری کی کارکردگی زیادہ ہوتی ہے۔ مزید برآں، 1 ڈی نینو اسٹرکچرز ڈبل لیئرنگ کے ذریعے چارج اسٹوریج کو بڑھانے کی صلاحیت رکھتے ہیں، اور سپر کیپیسیٹرز پر بھی ان کے تیز سیڈوکیپیسیٹیو سطح ریڈوکس کے عمل کی وجہ سے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ مستقبل میں، ان مواد کے نئے ڈیزائن اور قابل کنٹرول ترکیب کو بہت زیادہ گہرائی میں تیار کیا جائے گا۔ 1 ڈی نینو میٹریلز بھی ماحول دوست اور لاگت سے موثر ہیں۔ دو جہتی نینو میٹریلز دو جہتی نینو میٹریلز کی سب سے اہم خصوصیت یہ ہے کہ ان کی خصوصیات کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ 2 ڈی نینو میٹریلز میں آسانی سے ترمیم کی جا سکتی ہے اور نینو اسٹرکچرز پر انجینئرنگ کی جا سکتی ہے۔ انٹر لیئر کی جگہ کو غیر پرتوں والے مواد کے لیے بھی ہیرا پھیری کی جا سکتی ہے، جسے 2 ڈی نینو فلوڈک چینل کہتے ہیں۔ 2 ڈی نینو میٹریلز کو سوراخ دار ڈھانچوں میں بھی تیار کیا جا سکتا ہے تاکہ توانائی کے ذخیرے اور اتپریرک ایپلی کیشنز کے لیے آسان چارج اور بڑے پیمانے پر نقل و حمل کا اطلاق کیا جا سکے۔ 2 ڈی نینو میٹریلز میں بھی کچھ چیلنجز ہیں۔ مواد کی خصوصیات میں ترمیم کے کچھ مضر اثرات ہوتے ہیں، جیسے سرگرمی اور ساختی استحکام، جن سے سمجھوتہ کیا جا سکتا ہے جب وہ تیار کیے جاتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کچھ نقائص پیدا کرنے سے اعلی اتپریرک کارکردگی کے لیے فعال مقامات کی تعداد میں اضافہ ہو سکتا ہے، لیکن ضمنی ردعمل بھی ہو سکتے ہیں، جو ممکنہ طور پر اتپریرک کی ساخت کو نقصان پہنچا سکتے ہیں۔ ایک اور مثال یہ ہے کہ انٹر لیئر کی توسیع اتپریرک رد عمل میں آئن کے پھیلاؤ کی رکاوٹ کو کم کر سکتی ہے، لیکن یہ ممکنہ طور پر اس کے ساختی استحکام کو بھی کم کر سکتی ہے۔ اس کی وجہ سے، کارکردگی اور استحکام کے درمیان ایک تغیر ہے۔ دوسرا مسئلہ ڈیزائن کے طریقوں میں مستقل مزاجی ہے۔ مثال کے طور پر، ہیٹرو اسٹرکچرز انٹرلیئر اسپیس اور انرجی اسٹوریج ڈیوائسز میں اتپریرک کے اہم ڈھانچے ہیں، لیکن ان ڈھانچوں میں اتپریرک رد عمل یا چارج اسٹوریج میکانزم پر میکانزم کی سمجھ کی کمی ہو سکتی ہے۔ 2 ڈی نینو میٹریل ڈیزائن کی گہری تفہیم کی ضرورت ہے، کیونکہ بنیادی علم ان ڈھانچوں کو ڈیزائن کرنے کے مستقل اور موثر طریقوں کا باعث بنے گا۔ تیسرا چیلنج ان ٹیکنالوجیز کا عملی استعمال ہے۔ اسٹوریج اور پروسیسنگ کے دوران ان کے اندرونی عدم استحکام کی وجہ سے 2 ڈی نینو میٹریلز کے لیب اسکیل اور انڈسٹری اسکیل ایپلی کیشنز کے درمیان بہت بڑا فرق ہے۔ مثال کے طور پر، سوراخ دار 2 ڈی نینو میٹریل ڈھانچوں میں پیکنگ کی کثافت کم ہوتی ہے، جس کی وجہ سے انہیں گھنے فلموں میں پیک کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ صنعتی پیمانے پر ان مواد کے استعمال کے لیے اب بھی نئے عمل تیار کیے جا رہے ہیں۔ ایپلی کیشنز لتیم سلفر پر مبنی اعلی کارکردگی والی بیٹریاں لی آئن بیٹری فی الحال سب سے مشہور الیکٹرو کیمیکل انرجی اسٹوریج سسٹم میں سے ایک ہے اور پورٹیبل الیکٹرانکس سے لے کر برقی گاڑیوں تک کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی رہی ہے۔ تاہم، لی-آئن بیٹریوں کی گریومیٹرک توانائی کی کثافت محدود ہے اور جیواشم ایندھن سے کم ہے۔ لتیم سلفر (لی-ایس) بیٹری، جس میں لی-آئن بیٹری کے مقابلے میں توانائی کی کثافت بہت زیادہ ہے، حالیہ برسوں میں دنیا بھر کی توجہ اپنی طرف متوجہ کر رہی ہے۔ چین کی نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن کی تحقیق کا ایک گروپ (گرانٹ نمبر۔ 21371176 اور 21201173) اور ننگبو سائنس اینڈ ٹیکنالوجی انوویشن ٹیم (گرانٹ نمبر۔ 2012 بی 82001) نے ایک نینو اسٹرکچر پر مبنی لتیم سلفر بیٹری تیار کی ہے جس میں گرافین/سلفر/کاربن نینو کمپوزٹ ملٹی لیئر ڈھانچے شامل ہیں۔ سلفر کی نینو موڈیفیکیشن بیٹری کی برقی چالکتا میں اضافہ کر سکتی ہے اور سلفر کیتھوڈ میں الیکٹران کی نقل و حمل کو بہتر بنا سکتی ہے۔ ایک گرافین/سلفر/کاربن نینو کمپوزٹ جس میں ملٹی لیئر ڈھانچہ (جی/ایس/سی) ہو، جس میں نینو سائز سلفر کو کیمیائی طور پر کم شدہ گرافین شیٹس کے دونوں طرف پرتوں میں رکھا جاتا ہے اور بے ساختہ کاربن کی تہوں سے ڈھک دیا جاتا ہے، اسے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے اور کامیابی کے ساتھ تیار کیا جا سکتا ہے۔ یہ ڈھانچہ بیک وقت اعلی چالکتا اور سلفر کی سطح کے تحفظ کو حاصل کرتا ہے، اور اس طرح بہترین چارج/خارج ہونے والی کارکردگی کو جنم دیتا ہے۔ جی/ایس/سی مرکب لی-ایس بیٹریوں کے لیے اعلی کارکردگی والے کیتھوڈ مواد کے طور پر امید افزا خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔ شمسی خلیوں میں نینو میٹریل انجینئرڈ نینو میٹریل موجودہ نسل کے شمسی خلیوں کے کلیدی تعمیراتی بلاکس ہیں۔ آج کے بہترین شمسی خلیوں میں مختلف توانائیوں پر روشنی کو جذب کرنے کے لیے کئی مختلف سیمی کنڈکٹرز کی پرتیں ایک ساتھ رکھی جاتی ہیں لیکن پھر بھی وہ سورج کی تقریبا 40 فیصد توانائی استعمال کرنے کا انتظام کرتی ہیں۔ تجارتی طور پر دستیاب شمسی خلیوں کی استعداد کار بہت کم ہوتی ہے (15-20%)۔ نینو اسٹرکچرنگ کا استعمال قائم شدہ فوٹو وولٹک (پی وی) ٹیکنالوجیز کی استعداد کار کو بہتر بنانے کے لیے کیا گیا ہے، مثال کے طور پر، بے ساختہ سلکان آلات میں موجودہ مجموعہ کو بہتر بنا کر، ڈائی حساس شمسی خلیوں میں پلازمونک اضافہ، اور کرسٹل سلکان میں روشنی کو بہتر بنا کر۔ مزید برآں، نینو ٹیکنالوجی نینو میٹریلز کے لچکدار بینڈ گیپس کا استعمال کرکے، یا فوٹو وولٹک آلات کی ہدایت اور فوٹون کے فرار کے امکان کو کنٹرول کرکے روشنی کے تبادلے کی کارکردگی کو بڑھانے میں مدد کر سکتی ہے۔ ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (ٹی او او 2) گزشتہ چند دہائیوں میں پی وی خلیوں میں استعمال کے لیے سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر تحقیق شدہ دھاتی آکسائڈ میں سے ایک ہے جس کی وجہ اس کی کم لاگت، ماحولیاتی نرمی، بھرپور پولیمورفس، اچھی استحکام، اور بہترین الیکٹرانک اور نظری خصوصیات ہیں۔ تاہم، ان کی کارکردگی خود ٹی او او 2 مواد کی خصوصیات کی وجہ سے بہت محدود ہے۔ ایک حد وسیع بینڈ گیپ ہے، جو ٹی او او 2 کو صرف بالائے بنفشی (یو وی) روشنی کے لیے حساس بناتا ہے، جو شمسی سپیکٹرم کے صرف 5 فیصد سے بھی کم حصے پر قبضہ کرتا ہے۔ حال ہی میں، کور شیل ساختہ نینو میٹریلز نے بہت زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے کیونکہ وہ انفرادی اجزاء کو ایک فعال نظام میں ضم کرنے کی نمائندگی کرتے ہیں، جس سے بہتر جسمانی اور کیمیائی خصوصیات (مثال کے طور پر، استحکام، غیر زہریلا، منتشر، کثیر فعالیت) ظاہر ہوتی ہیں، جو الگ تھلگ اجزاء سے دستیاب نہیں ہیں۔ ٹی او او 2 نینو میٹریلز کے لیے، یہ کور شیل اسٹرکچرڈ ڈیزائن ان کے نقصانات پر قابو پانے کا ایک امید افزا طریقہ فراہم کرے گا، جس کے نتیجے میں کارکردگی بہتر ہوگی۔ واحد ٹی او او 2 مواد کے مقابلے میں، کور شیل ساختہ ٹی او او 2 کمپوزٹس ٹیون ایبل آپٹیکل اور الیکٹریکل خصوصیات، یہاں تک کہ نئے افعال بھی دکھاتے ہیں، جو منفرد کور شیل ڈھانچوں سے پیدا ہوتے ہیں۔ نینو پارٹیکل ایندھن کے اضافی نینو میٹریل کو توانائی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے مختلف طریقوں سے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نینو پارٹیکل ایندھن کے اضافی اجزاء کاربن کے اخراج کو کم کرنے اور دہن کے ایندھن کی کارکردگی کو بڑھانے میں بھی بہت مفید ثابت ہو سکتے ہیں۔ سیریم آکسائیڈ نینو پارٹیکلز کو ان کے اعلی سطح کے رقبے اور حجم کے تناسب کی وجہ سے غیر جلی ہوئی ہائیڈرو کاربن اور دیگر چھوٹے ذرات کے اخراج کو متحرک کرنے میں بہت اچھا دکھایا گیا ہے، نیز انجن کی کارکردگی کو بڑھانے اور این او ایکس کے اخراج کو روکنے کے لیے انجنوں کے دہن چیمبر کے اندر دباؤ کو کم کرنے میں بھی۔ کاربن نینو پارٹیکلز کے اضافے نے جیٹ ایندھن میں جلنے کی شرح اور اگنیشن تاخیر میں بھی کامیابی سے اضافہ کیا ہے۔ بائیو ڈیزل اور ڈیزل ایندھن میں آئرن نینو پارٹیکل کے اضافے نے بھی ایک مطالعہ میں ایندھن کی کھپت اور ہائیڈرو کاربن کے حجم کے اخراج میں 3-6%، کاربن مونو آکسائیڈ 6-12% اور نائٹروجن آکسائیڈ 4-11% میں کمی ظاہر کی ہے۔ اگرچہ نینو میٹریل کئی طریقوں سے ایندھن کی توانائی کی کارکردگی میں اضافہ کر سکتے ہیں، لیکن ان کے استعمال کا ایک نقصان ماحول پر نینو پارٹیکلز کے اثرات میں مضمر ہے۔ ایندھن میں سیریم آکسائڈ نینو پارٹیکل ایڈیٹیوز کے ساتھ، ان زہریلے ذرات کی ٹریس مقدار کو اخراج کے اندر خارج کیا جا سکتا ہے۔ ڈیزل ایندھن میں سیریم آکسائڈ کے اضافی مادوں کو پھیپھڑوں کی سوزش اور چوہوں میں برونکیئل الوئولر لاویج سیال میں اضافہ کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ یہ تشویش ناک ہے، خاص طور پر زیادہ سڑک ٹریفک والے علاقوں میں، جہاں ان ذرات کے جمع ہونے اور صحت پر منفی اثرات کا باعث بننے کا امکان ہے۔ ڈیزل ایندھن کے نامکمل دہن سے پیدا ہونے والے قدرتی طور پر پائے جانے والے نینو پارٹیکلز بھی ڈیزل کے دھوئیں کے زہریلے ہونے میں بڑے معاون ہیں۔ اس بات کا تعین کرنے کے لیے مزید تحقیق کی ضرورت ہے کہ آیا ایندھن میں مصنوعی نینو پارٹیکلز کا اضافہ دہن کی وجہ سے زہریلے ذرات کے اخراج کی خالص مقدار کو کم کرتا ہے۔ اقتصادی فوائد توانائی کی گرفت، منتقلی اور ذخیرہ کرنے کے حوالے سے نینو ٹیکنالوجی کے استعمال کی طرف نسبتا حالیہ تبدیلی کے معاشرے پر بہت سے مثبت معاشی اثرات مرتب ہوئے ہیں اور ہوتے رہیں گے۔ نینو ٹیکنالوجی صارفین کی مصنوعات کے سائنسدانوں اور انجینئروں کو جو مواد پیش کرتی ہے اس کا کنٹرول نینو ٹیکنالوجی کے سب سے اہم پہلوؤں میں سے ایک ہے اور مختلف قسم کی مصنوعات کی کارکردگی میں بہتری کی اجازت دیتا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی کے استعمال سے توانائی کی زیادہ موثر گرفت اور ذخیرہ کاری مستقبل میں توانائی کے اخراجات میں کمی کا باعث بن سکتی ہے، کیونکہ نینو میٹریل کی تیاری کے اخراجات زیادہ ترقی کے ساتھ کم مہنگے ہو جاتے ہیں۔ موجودہ توانائی کی پیداوار کے ساتھ ایک بڑا مسئلہ دہن کی ضمنی پیداوار کے طور پر فضلہ گرمی کی پیداوار ہے۔ اس کی ایک عام مثال اندرونی دہن انجن میں ہے۔ اندرونی دہن انجن پٹرول سے تقریبا 64 ٪ توانائی کھو دیتا ہے کیونکہ گرمی اور صرف اس کی بہتری سے ہی اہم معاشی اثر پڑ سکتا ہے۔ تاہم، اس سلسلے میں اندرونی دہن انجن کو بہتر بنانا کارکردگی کی قربانی کے بغیر انتہائی مشکل ثابت ہوا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی کے استعمال کے ذریعے ایندھن کے خلیوں کی کارکردگی کو بہتر بنانا سالماتی طور پر موزوں اتپریرک، پولیمر جھلی، اور بہتر ایندھن ذخیرہ کرنے کا استعمال کرکے زیادہ قابل فہم معلوم ہوتا ہے۔ فیول سیل کے کام کرنے کے لیے، خاص طور پر ہائیڈروجن قسم کے، الیکٹرانوں کو ہائیڈروجن ایٹموں کے پروٹونوں سے الگ کرنے کے لیے ایک عظیم دھاتی اتپریرک (عام طور پر پلاٹینم، جو بہت مہنگا ہوتا ہے) کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، اس قسم کے اتپریرک کاربن مونو آکسائیڈ کے رد عمل کے لیے انتہائی حساس ہوتے ہیں۔ اس کا مقابلہ کرنے کے لیے، نظام میں کاربن مونو آکسائیڈ کے ارتکاز کو کم کرنے کے لیے الکحل یا ہائیڈرو کاربن مرکبات کا استعمال کیا جاتا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، اتپریرک کو نینو فیبریکیشن کے ذریعے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے جو نامکمل دہن کو محدود کرتا ہے اور اس طرح کاربن مونو آکسائیڈ کی مقدار کو کم کرتا ہے، جس سے عمل کی کارکردگی میں بہتری آتی ہے۔ نینو ٹیکنالوجی انرجی فیول سیل حوالہ جات نینو ٹیکنالوجی انرجی ٹیکنالوجی بھی دیکھیں۔