सम्पादकको टिप्पणी: विद्युतीय प्रविधि हरियो पृथ्वीको भविष्य हो, र ब्याट्री प्रविधि विद्युतीय प्रविधिको जग हो र विद्युतीय प्रविधिको ठूलो स्तरको विकासलाई सीमित गर्ने कुञ्जी हो। हालको मुख्यधारा ब्याट्री प्रविधि लिथियम-आयन ब्याट्री हो, जसमा राम्रो ऊर्जा घनत्व र उच्च दक्षता छ। यद्यपि, लिथियम उच्च लागत र सीमित स्रोतहरू भएको दुर्लभ तत्व हो। साथै, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरूको प्रयोग बढ्दै जाँदा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको ऊर्जा घनत्व अब पर्याप्त छैन। कसरी प्रतिक्रिया दिने? मयंक जैनले भविष्यमा प्रयोग हुन सक्ने केही ब्याट्री प्रविधिहरूको स्टक लिएका छन्। मूल लेख मध्यममा प्रकाशित भएको थियो: ब्याट्री प्रविधिको भविष्य
पृथ्वी ऊर्जाले भरिपूर्ण छ, र हामी त्यो ऊर्जालाई कब्जा गर्न र त्यसको राम्रो प्रयोग गर्न सक्दो प्रयास गरिरहेका छौं। नवीकरणीय ऊर्जामा संक्रमणमा हामीले राम्रो काम गरे पनि, ऊर्जा भण्डारणमा हामीले धेरै प्रगति गरेका छैनौं।
हाल, ब्याट्री प्रविधिको उच्चतम स्तर लिथियम-आयन ब्याट्री हो। यो ब्याट्रीमा सबैभन्दा राम्रो ऊर्जा घनत्व, उच्च दक्षता (लगभग ९९%), र लामो आयु रहेको देखिन्छ।
त्यसो भए के भयो त? हामीले प्रयोग गर्ने नवीकरणीय ऊर्जा बढ्दै जाँदा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको ऊर्जा घनत्व अब पर्याप्त छैन।
हामी ब्याचहरूमा ब्याट्रीहरू उत्पादन गर्न जारी राख्न सक्ने भएकोले, यो ठूलो कुरा जस्तो लाग्दैन, तर समस्या यो हो कि लिथियम अपेक्षाकृत दुर्लभ धातु हो, त्यसैले यसको लागत कम छैन। यद्यपि ब्याट्री उत्पादन लागत घट्दै गएको छ, ऊर्जा भण्डारणको आवश्यकता पनि द्रुत गतिमा बढिरहेको छ।
हामी यस्तो बिन्दुमा पुगेका छौं जहाँ एक पटक लिथियम आयन ब्याट्री उत्पादन भएपछि, यसले ऊर्जा उद्योगमा ठूलो प्रभाव पार्नेछ।
जीवाश्म इन्धनको उच्च ऊर्जा घनत्व एक तथ्य हो, र यो नवीकरणीय ऊर्जामा पूर्ण निर्भरतामा संक्रमणलाई बाधा पुर्याउने एक ठूलो प्रभाव पार्ने कारक हो। हामीलाई हाम्रो वजन भन्दा बढी ऊर्जा उत्सर्जन गर्ने ब्याट्रीहरू चाहिन्छ।
लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले कसरी काम गर्छन्
लिथियम ब्याट्रीहरूको काम गर्ने संयन्त्र साधारण AA वा AAA रासायनिक ब्याट्रीहरू जस्तै हुन्छ। तिनीहरूमा एनोड र क्याथोड टर्मिनलहरू हुन्छन्, र बीचमा इलेक्ट्रोलाइट हुन्छ। साधारण ब्याट्रीहरू भन्दा फरक, लिथियम-आयन ब्याट्रीमा डिस्चार्ज प्रतिक्रिया उल्ट्याउन सकिन्छ, त्यसैले ब्याट्री बारम्बार रिचार्ज गर्न सकिन्छ।
क्याथोड (+ टर्मिनल) लिथियम आइरन फस्फेटबाट बनेको हुन्छ, एनोड (-टर्मिनल) ग्रेफाइटबाट बनेको हुन्छ, र ग्रेफाइट कार्बनबाट बनेको हुन्छ। बिजुली भनेको इलेक्ट्रोनको प्रवाह मात्र हो। यी ब्याट्रीहरूले एनोड र क्याथोड बीच लिथियम आयनहरू सारेर बिजुली उत्पादन गर्छन्।
चार्ज गर्दा, आयनहरू एनोडमा सर्छन्, र डिस्चार्ज हुँदा, आयनहरू क्याथोडमा दौडन्छन्।
आयनहरूको यो चालले सर्किटमा इलेक्ट्रोनहरूको चाल निम्त्याउँछ, त्यसैले लिथियम आयन चाल र इलेक्ट्रोन चाल सम्बन्धित छन्।
सिलिकन एनोड ब्याट्री
BMW जस्ता धेरै ठूला कार कम्पनीहरूले सिलिकन एनोड ब्याट्रीहरूको विकासमा लगानी गरिरहेका छन्। साधारण लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू जस्तै, यी ब्याट्रीहरूले लिथियम एनोडहरू प्रयोग गर्छन्, तर कार्बन-आधारित एनोडहरूको सट्टा, तिनीहरूले सिलिकन प्रयोग गर्छन्।
एनोडको रूपमा, सिलिकन ग्रेफाइट भन्दा राम्रो छ किनभने यसलाई लिथियम समात्न ४ कार्बन परमाणुहरू चाहिन्छ, र १ सिलिकन परमाणुले ४ लिथियम आयनहरू समात्न सक्छ। यो एक प्रमुख अपग्रेड हो ... सिलिकनलाई ग्रेफाइट भन्दा ३ गुणा बलियो बनाउने।
तैपनि, लिथियमको प्रयोग अझै पनि दोधारे तरवार हो। यो सामग्री अझै महँगो छ, तर उत्पादन सुविधाहरू सिलिकन सेलहरूमा स्थानान्तरण गर्न पनि सजिलो छ। यदि ब्याट्रीहरू पूर्ण रूपमा फरक छन् भने, कारखानालाई पूर्ण रूपमा पुन: डिजाइन गर्नुपर्नेछ, जसले गर्दा स्विचिङको आकर्षण थोरै कम हुनेछ।
सिलिकन एनोडहरू बालुवालाई प्रशोधन गरेर शुद्ध सिलिकन उत्पादन गरिन्छ, तर अनुसन्धानकर्ताहरूले हाल सामना गरिरहेको सबैभन्दा ठूलो समस्या भनेको प्रयोग गर्दा सिलिकन एनोडहरू सुन्निने हो। यसले ब्याट्री धेरै छिटो बिग्रन सक्छ। एनोडहरू ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न पनि गाह्रो छ।
ग्राफिन ब्याट्री
ग्राफिन एक प्रकारको कार्बन फ्लेक हो जसले पेन्सिल जस्तै सामग्री प्रयोग गर्दछ, तर ग्रेफाइटलाई फ्लेक्समा जोड्न धेरै समय लाग्छ। धेरै प्रयोगका केसहरूमा यसको उत्कृष्ट प्रदर्शनको लागि ग्राफिनको प्रशंसा गरिन्छ, र ब्याट्रीहरू ती मध्ये एक हो।
केही कम्पनीहरूले ग्राफिन ब्याट्रीहरूमा काम गरिरहेका छन् जुन मिनेटमा पूर्ण रूपमा चार्ज हुन सक्छ र लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू भन्दा ३३ गुणा छिटो डिस्चार्ज हुन सक्छ। यो विद्युतीय सवारी साधनहरूको लागि धेरै मूल्यवान छ।
फोम ब्याट्री
हाल, परम्परागत ब्याट्रीहरू दुई-आयामी हुन्छन्। तिनीहरू या त लिथियम ब्याट्री जस्तै स्ट्याक गरिएका हुन्छन् वा सामान्य AA वा लिथियम-आयन ब्याट्री जस्तै रोल अप गरिएका हुन्छन्।
फोम ब्याट्री एउटा नयाँ अवधारणा हो जसमा थ्रीडी स्पेसमा विद्युतीय चार्जको चाल समावेश छ।
यो ३-आयामी संरचनाले चार्जिङ समयलाई गति दिन सक्छ र ऊर्जा घनत्व बढाउन सक्छ, यी ब्याट्रीका अत्यन्तै महत्त्वपूर्ण गुणहरू हुन्। धेरैजसो अन्य ब्याट्रीहरूको तुलनामा, फोम ब्याट्रीहरूमा कुनै हानिकारक तरल इलेक्ट्रोलाइटहरू हुँदैनन्।
फोम ब्याट्रीहरूले तरल इलेक्ट्रोलाइटको सट्टा ठोस इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गर्छन्। यो इलेक्ट्रोलाइटले लिथियम आयनहरू मात्र सञ्चालन गर्दैन, तर अन्य इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूलाई पनि इन्सुलेट गर्दछ।
ब्याट्रीको ऋणात्मक चार्ज राख्ने एनोड फोम गरिएको तामाबाट बनेको हुन्छ र आवश्यक सक्रिय पदार्थले लेपित हुन्छ।
त्यसपछि एनोड वरिपरि ठोस इलेक्ट्रोलाइट लगाइन्छ।
अन्तमा, ब्याट्री भित्रको खाली ठाउँ भर्न तथाकथित "सकारात्मक पेस्ट" प्रयोग गरिन्छ।
एल्युमिनियम अक्साइड ब्याट्री
यी ब्याट्रीहरूमा कुनै पनि ब्याट्रीको सबैभन्दा ठूलो ऊर्जा घनत्व हुन्छ। यसको ऊर्जा हालको लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू भन्दा बढी शक्तिशाली र हलुका छ। केही मानिसहरूले दाबी गर्छन् कि यी ब्याट्रीहरूले २,००० किलोमिटर विद्युतीय सवारी साधनहरू प्रदान गर्न सक्छन्। यो अवधारणा के हो? सन्दर्भको लागि, टेस्लाको अधिकतम क्रूजिङ दायरा लगभग ६०० किलोमिटर छ।
यी ब्याट्रीहरूको समस्या यो हो कि तिनीहरूलाई चार्ज गर्न सकिँदैन। तिनीहरूले एल्युमिनियम हाइड्रोक्साइड उत्पादन गर्छन् र पानीमा आधारित इलेक्ट्रोलाइटमा एल्युमिनियम र अक्सिजनको प्रतिक्रिया मार्फत ऊर्जा छोड्छन्। ब्याट्रीहरूको प्रयोगले एनोडको रूपमा एल्युमिनियम खपत गर्छ।
सोडियम ब्याट्री
हाल, जापानी वैज्ञानिकहरू लिथियमको सट्टा सोडियम प्रयोग गर्ने ब्याट्रीहरू बनाउने काम गरिरहेका छन्।
यो विघटनकारी हुनेछ, किनकि सोडियम ब्याट्रीहरू सैद्धान्तिक रूपमा लिथियम ब्याट्रीहरू भन्दा ७ गुणा बढी कुशल हुन्छन्। अर्को ठूलो फाइदा यो हो कि सोडियम पृथ्वीको भण्डारमा छैटौं सबैभन्दा धनी तत्व हो, लिथियमको तुलनामा, जुन एक दुर्लभ तत्व हो।
पोस्ट समय: डिसेम्बर-०२-२०१९