ہائیڈروجن فیول سیل ہائیڈروجن اور آکسیجن کو بجلی میں بدلتے ہیں، اور واحد پیداوار پانی ہوتی ہے۔ یہ کچھ بسوں اور گاڑیوں کو چلاتے ہیں، اور بجلی کے بھوکے ڈیٹا سینٹرز کے لیے بیک اپ اور بنیادی بجلی کے ذریعے کے طور پر زیرِ غور ہیں[1]۔ ان کی کمزوری لاگت ہے، اور اس کا بڑا حصہ پلاٹینم ہے۔ اگست 2026 میں محققین نے ایک عمل انگیز ڈیزائن پیش کیا جو بہت کم پلاٹینم استعمال کرتا ہے پھر بھی کہیں زیادہ چلتا ہے[1]۔ اس کے پیچھے کی کیمسٹری یہ رہی۔
فیول سیل کے اندر
GCSE بنیادی
فیول سیل ایسی بیٹری کی طرح ہے جو تب تک ختم نہیں ہوتی جب تک ایندھن ملتا رہے۔ عام پروٹون ایکسچینج جھلی (PEM) قسم میں، تیزابی جھلی کے ساتھ:
- اینوڈ (تکسید): H₂ → 2H⁺ + 2e⁻
- کیتھوڈ (تخفیف): O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O
- مجموعی: 2H₂ + O₂ → 2H₂O
ہائیڈروجن کی اینوڈ پر تکسید ہوتی ہے؛ H⁺ آئن جھلی پار کرتے ہیں جبکہ الیکٹران بیرونی سرکٹ میں بہتے ہیں (مفید رو)؛ آکسیجن کی کیتھوڈ پر پانی میں تخفیف ہوتی ہے۔ عمل انگیز کے ذرات (سرمئی نقطے) دونوں الیکٹروڈز پر ہیں۔ سادہ PEM فیول سیل۔
فوری جانچ
ہائیڈروجن فیول سیل میں الیکٹرانوں کو بیرونی سرکٹ سے کیوں گزرنا پڑتا ہے؟
پلاٹینم کا مسئلہ
A-Level توسیع
دونوں تعاملات کو کافی تیز چلنے کے لیے عمل انگیز درکار ہے، اور کیتھوڈ پر آکسیجن کا تعامل خاص طور پر سست ہے۔ پلاٹینم بہترین عملی عمل انگیز ہے مگر نایاب اور مہنگا ہے۔ دو باتیں پلاٹینم عمل انگیزوں کو بہتر بنانا مشکل بناتی ہیں:
- سطحی رقبہ: صرف ذرے کی سطح کے ایٹم عمل انگیزی کر سکتے ہیں، اس لیے ہر گرام کا پورا فائدہ لینے کے لیے ذرات بہت چھوٹے (چند نینومیٹر) ہونے چاہییں۔
- پائیداری: بہت چھوٹے ذرات، سیل کا لوڈ بار بار بدلنے پر، گھلنے، آپس میں چپکنے یا الگ ہونے لگتے ہیں، اس لیے عمل انگیز آہستہ آہستہ فعالیت کھوتا ہے۔
2026 کے ڈیزائن نے کیا کیا
سینٹ لوئس کی واشنگٹن یونیورسٹی میں گینگ وو کی ٹیم نے، بروک ہیون اور لارنس برکلے نیشنل لیبارٹریز، نارتھ ایسٹرن یونیورسٹی اور پٹسبرگ یونیورسٹی کے ساتھ مل کر، دونوں مسائل ایک ساتھ حل کیے[1]:
- انہوں نے 5 nm سے چھوٹے پلاٹینم–کوبالٹ بین الدھاتی نینو ذرات (ایک منظم بھرت، جس میں دونوں دھاتیں باقاعدہ ایٹمی ترتیب میں ہیں) اگائے[1]۔
- ذرات منظم ریڈیل نینو چینلز والے مسام دار کھوکھلے کاربن کروں کے اندر بیٹھتے ہیں، جو انہیں جگہ پر تھامے رکھتے ہیں[1]۔
- 1,000 °C تک گرم کرنے سے ایٹم منظم ہوئے، ذرات کو چپکنے دیے بغیر[1]۔
- پلاٹینم کی مقدار فی مربع سینٹی میٹر چوتھائی ملی گرام سے کم تھی[1]۔
- عمل انگیز نے 1,50,000 سخت وولٹیج چکروں کے بعد بھی 85% کارکردگی برقرار رکھی، جو اندازاً 25,000 گھنٹے کے آپریشن کے برابر ہے[1]۔
یہ کام 6 اگست 2026 کو Nature Nanotechnology میں شائع ہوا[1]۔ مصنفین کے مطابق تجارتی استعمال سے پہلے صنعتی شراکت داروں کے ساتھ مزید ترقی درکار ہے[1]۔
وہ فرق جسے طلبہ اکثر گڈمڈ کر دیتے ہیں
"کم پلاٹینم" اور "بغیر پلاٹینم" الگ حکمتِ عملیاں ہیں۔
ڈیٹا سینٹرز ہی کیوں؟
اندازہ تھا کہ 2030 تک ڈیٹا سینٹرز امریکا کی تقریباً 9% بجلی استعمال کریں گے، جو 2023 میں تقریباً 4% تھی[1]۔ ہائیڈروجن سے چلنے والے فیول سیل موقع پر ہی مستحکم، کم اخراج والی بجلی دے سکتے ہیں، مگر تبھی جب سیل سستے اور دیرپا ہوں۔ اسی لیے اس کام کی توجہ عمل انگیز کی پائیداری پر تھی، صرف اس کی فعالیت پر نہیں۔
امتحان طرز کا سوال
تیزابی ہائیڈروجن–آکسیجن فیول سیل کے ہر الیکٹروڈ پر ہونے والے تعاملات کی نصف مساواتیں لکھیں، اور ری چارج ہونے والی بیٹریوں کے مقابلے میں فیول سیلوں کا ایک فائدہ اور ایک نقصان بتائیں۔ [4 نمبر]
نمونہ جواب اور نمبروں کی تقسیم دکھائیں
- اینوڈ: H₂ → 2H⁺ + 2e⁻ (1 نمبر)
- کیتھوڈ: O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O (1 نمبر)
- فائدہ: واحد پیداوار پانی ہے / لمبی چارجنگ نہیں، بس ایندھن بھرنا / جب تک ایندھن ملے، کام کرتے ہیں (1 نمبر)
- نقصان: ہائیڈروجن آتش گیر ہے اور ذخیرہ کرنا مشکل / زیادہ تر ہائیڈروجن رکازی ایندھن سے بنتی ہے / پلاٹینم جیسے عمل انگیز مہنگے ہیں (1 نمبر)
ممتحن کس بات پر توجہ دیتا ہے: درست الیکٹروڈز پر متوازن نصف مساواتیں (چارج اور الیکٹران)، پھر ہر طرف ایک واضح نکتہ۔
عام غلطی: الیکٹرانوں کو غلط طرف لکھنا: تکسید الیکٹران خارج کرتی ہے (پیداوار کی طرف)، تخفیف انہیں استعمال کرتی ہے (متعاملات کی طرف)۔
فیول سیل ریڈوکس، عمل انگیزوں اور توانائی کو جوڑتے ہیں، یہ تین موضوعات ممتحن ایک ساتھ پوچھنا پسند کرتے ہیں۔ ہماری کیمسٹری ٹیوشن نصف مساواتیں قدم بہ قدم بناتی ہے۔ متعلقہ: روشنی سے سبز ہائیڈروجن بنانا۔
کیا آپ اس موضوع کا اعادہ کرنا چاہتے ہیں؟
موسٹک GCSE اور A-Level سطح کے لیے کیمسٹری اور سائنس کی آن لائن انفرادی ٹیوشن فراہم کرتا ہے، جو سمجھ بوجھ، امتحانی تکنیک اور اطلاق پر مرکوز ہے۔
ماخذ اور مزید مطالعہ کے لیے
- ScienceDaily: New fuel cell breakthrough could help power energy-hungry data centers (Aug 2026) — WashU، Pt–Co بین الدھاتی، مقدار، پائیداری، Nature Nanotechnology، ڈیٹا سینٹر کے اعداد
- Cornell Chronicle: Nickel catalyst enables high-performance fuel cell free of precious metals (Mar 2026) — قلوی، کاربن چڑھا نکل
- Wikipedia: Proton-exchange membrane fuel cell — پس منظر
آخری جائزہ: 5 اکتوبر 2026۔ اعداد عمومی طور پر شائع شدہ عام قدریں ہیں، اور قواعد تبدیل ہو سکتے ہیں۔ امتحان کی زبان ہر اسپیسیفیکیشن کے مطابق مختلف ہو سکتی ہے، اس لیے اپنا اسپیسیفیکیشن ضرور دیکھیں۔
عمومی سوالات
ہائیڈروجن فیول سیل کیسے کام کرتا ہے؟
اینوڈ پر ہائیڈروجن پروٹونز (H⁺) اور الیکٹرانوں میں بٹتی ہے۔ پروٹون ایک جھلی سے گزرتے ہیں؛ الیکٹران نہیں گزر سکتے، اس لیے وہ بیرونی سرکٹ میں برقی رو کی صورت چلتے ہیں۔ کیتھوڈ پر پروٹون، الیکٹران اور آکسیجن مل کر پانی بناتے ہیں۔ مجموعی تعامل 2H₂ + O₂ → 2H₂O ہے۔
فیول سیلوں کو پلاٹینم کیوں چاہیے؟
دونوں الیکٹروڈ تعاملات خود سے سست ہیں، خاص طور پر کیتھوڈ پر آکسیجن کا تعامل۔ پلاٹینم ان کے لیے بہترین عمل انگیز ہے مگر نایاب اور مہنگا ہے، اس لیے اسے کم کرنا یا بدلنا فیول سیل تحقیق کا ایک بڑا ہدف ہے۔
اگست 2026 کے مطالعے نے کیا حاصل کیا؟
سینٹ لوئس کی واشنگٹن یونیورسٹی میں گینگ وو کی قیادت میں ٹیم نے ریڈیل نینو چینلز والے کھوکھلے کاربن کروں کے اندر 5 nm سے چھوٹے پلاٹینم–کوبالٹ نینو ذرات بنائے۔ فی مربع سینٹی میٹر چوتھائی ملی گرام سے کم پلاٹینم کے ساتھ عمل انگیز نے 1,50,000 سخت وولٹیج چکروں کے بعد بھی 85% کارکردگی برقرار رکھی، جو اندازاً 25,000 گھنٹے کے استعمال کے برابر ہے۔ یہ Nature Nanotechnology میں شائع ہوا۔
کیا فیول سیل بغیر کسی قیمتی دھات کے چل سکتے ہیں؟
قلوی فیول سیلوں میں، جہاں برق پاشیدہ تیزابی کے بجائے قلوی ہوتا ہے، نکل جیسی سستی دھاتیں استعمال ہو سکتی ہیں۔ کورنیل کے محققین نے قلوی سیلوں میں ہائیڈروجن تعامل کے لیے کاربن چڑھے نکل عمل انگیز کی اطلاع دی ہے۔ ہر ڈیزائن میں پائیداری اور کارکردگی کے سمجھوتے ہوتے ہیں۔
قارئین کی درجہ بندی اور تبصرے
اس مضمون کو کئی مختلف پہلوؤں پر درجہ دیں — آپ کی درجہ بندی دوسرے قارئین کی مدد کرتی ہے، اور ہمیں بہتر بنانے میں مدد کرتی ہے۔
کیا یہ مضمون مفید تھا؟
ہمیں اپنی رائے بتائیں — کوئی اصلاح، کوئی سوال جس کا جواب نہیں ملا، یا کوئی موضوع جسے آپ اگلی بار کور ہوتے دیکھنا چاہتے ہیں۔
بات کرنا پسند کریں گے؟ اپنی سہولت کے وقت مفت ویڈیو کال بک کریں: فوری سوال کے لیے 15 منٹ، باقی کے لیے 30 منٹ۔ اوقات آپ کے اپنے ٹائم زون میں دکھائے جاتے ہیں۔
مصنف کے بارے میں
Sudershan Soni
موسٹک سروسز میں بانی اور مرکزی استاد — MSc اہلیت یافتہ ریاضی، سائنس، کمپیوٹر سائنس اور STEM کے استاد، 20 سال سے زائد پیشہ ورانہ تجربے کے ساتھ، 11+ اور GCSE سے A-Level اور اس سے آگے تک کے طلبہ کو دنیا بھر میں آن لائن پڑھاتے ہیں۔
مکمل پروفائل پڑھیں