ஆசிரியர் குறிப்பு: மின்சாரத் தொழில்நுட்பமே பசுமையான பூமியின் எதிர்காலம். மேலும், மின்கலத் தொழில்நுட்பம் மின்சாரத் தொழில்நுட்பத்தின் அடித்தளமாகவும், அதன் பெரிய அளவிலான வளர்ச்சியைத் தடுப்பதற்கான திறவுகோலாகவும் விளங்குகிறது. தற்போதைய பிரதான மின்கலத் தொழில்நுட்பம் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் ஆகும். இவை சிறந்த ஆற்றல் அடர்த்தியையும் அதிக செயல்திறனையும் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், லித்தியம் என்பது அதிக விலை மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட வளங்களைக் கொண்ட ஒரு அரிய தனிமம் ஆகும். அதே நேரத்தில், புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களின் பயன்பாடு அதிகரித்து வருவதால், லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களின் ஆற்றல் அடர்த்தி போதுமானதாக இல்லை. இதற்கு எவ்வாறு பதிலளிப்பது? எதிர்காலத்தில் பயன்படுத்தப்படக்கூடிய சில மின்கலத் தொழில்நுட்பங்களை மயங்க் ஜெயின் ஆய்வு செய்துள்ளார். இந்தக் கட்டுரை மீடியம் தளத்தில் 'மின்கலத் தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலம்' என்ற தலைப்பில் வெளியிடப்பட்டது.
பூமி ஆற்றல் நிறைந்தது, மேலும் அந்த ஆற்றலைச் சேகரித்து நல்ல முறையில் பயன்படுத்த நம்மால் முடிந்த அனைத்தையும் செய்து வருகிறோம். புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலுக்கு மாறுவதில் நாம் சிறப்பாகச் செயல்பட்டிருந்தாலும், ஆற்றலைச் சேமிப்பதில் நாம் பெரிய முன்னேற்றம் காணவில்லை.
தற்போது, மின்கலத் தொழில்நுட்பத்தின் மிக உயர்ந்த தரம் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் ஆகும். இந்த மின்கலம் சிறந்த ஆற்றல் அடர்த்தி, அதிக செயல்திறன் (சுமார் 99%) மற்றும் நீண்ட ஆயுளைக் கொண்டிருப்பதாகத் தெரிகிறது.
அப்படியென்றால் என்ன தவறு? நாம் பெறும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் அளவு தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களின் ஆற்றல் அடர்த்தி இனி போதுமானதாக இல்லை.
பேட்டரிகளைத் தொகுதிகளாகத் தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்ய முடிவதால், இது ஒரு பெரிய விஷயமாகத் தெரியவில்லை. ஆனால், லித்தியம் ஒரு ஒப்பீட்டளவில் அரிதான உலோகம் என்பதால், அதன் விலை குறைவாக இல்லை என்பதே சிக்கலாகும். பேட்டரி உற்பத்திச் செலவுகள் குறைந்து வந்தாலும், ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான தேவையும் வேகமாக அதிகரித்து வருகிறது.
லித்தியம் அயன் மின்கலம் உற்பத்தி செய்யப்பட்டவுடன், அது எரிசக்தித் துறையில் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் என்ற நிலையை நாம் அடைந்துள்ளோம்.
புதைபடிவ எரிபொருட்களின் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி ஒரு உண்மையாகும், மேலும் இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை முழுமையாகச் சார்ந்திருக்கும் நிலைக்கு மாறுவதைத் தடுக்கும் ஒரு பெரும் காரணியாக விளங்குகிறது. நமது எடையை விட அதிக ஆற்றலை வெளியிடும் மின்கலன்கள் நமக்குத் தேவை.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன
லித்தியம் பேட்டரிகளின் செயல்படும் முறை, சாதாரண AA அல்லது AAA வேதியியல் பேட்டரிகளைப் போன்றதே ஆகும். அவற்றில் ஆனோடு மற்றும் கேத்தோடு முனைகளும், அவற்றுக்கு இடையில் ஒரு மின்பகுளியும் உள்ளன. சாதாரண பேட்டரிகளைப் போலல்லாமல், ஒரு லித்தியம்-அயன் பேட்டரியில் உள்ள மின்னிறக்க வினை மீளக்கூடியது, எனவே பேட்டரியை மீண்டும் மீண்டும் மின்னேற்றம் செய்ய முடியும்.
எதிர்மின் முனை (+ முனையம்) லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டாலும், நேர்மின் முனை (- முனையம்) கிராஃபைட்டாலும் ஆனது, மேலும் கிராஃபைட் கார்பனால் ஆனது. மின்சாரம் என்பது எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டம் மட்டுமே. இந்த மின்கலங்கள், நேர்மின் முனைக்கும் எதிர்மின் முனைக்கும் இடையில் லித்தியம் அயனிகளை நகர்த்துவதன் மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன.
மின்னேற்றம் அடையும்போது அயனிகள் நேர்மின்வாயை நோக்கி நகர்கின்றன, மின்னிறக்கம் அடையும்போது அயனிகள் எதிர்மின்வாயை நோக்கிச் செல்கின்றன.
அயனிகளின் இந்த இயக்கம் மின்சுற்றில் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, எனவே லித்தியம் அயனி இயக்கமும் எலக்ட்ரான் இயக்கமும் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையவை.
சிலிக்கான் ஆனோடு மின்கலம்
பிஎம்டபிள்யூ போன்ற பல பெரிய கார் நிறுவனங்கள் சிலிக்கான் ஆனோடு பேட்டரிகளின் மேம்பாட்டில் முதலீடு செய்து வருகின்றன. சாதாரண லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளைப் போலவே, இந்த பேட்டரிகளும் லித்தியம் ஆனோடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஆனால் கார்பன் அடிப்படையிலான ஆனோடுகளுக்குப் பதிலாக சிலிக்கானைப் பயன்படுத்துகின்றன.
ஆனோடாகப் பயன்படுத்தும்போது, கிராஃபைட்டை விட சிலிக்கான் சிறந்தது. ஏனெனில், லித்தியத்தைத் தக்கவைக்க 4 கார்பன் அணுக்கள் தேவைப்படுகின்றன, ஆனால் ஒரு சிலிக்கான் அணுவால் 4 லித்தியம் அயனிகளைத் தக்கவைக்க முடியும். இது ஒரு மிகப்பெரிய மேம்பாடு... இதன் மூலம் சிலிக்கான், கிராஃபைட்டை விட 3 மடங்கு வலிமையானதாகிறது.
இருப்பினும், லித்தியத்தின் பயன்பாடு இன்னமும் ஒரு இருமுனைக் கத்தி போன்றது. இந்த மூலப்பொருள் இன்னமும் விலை உயர்ந்ததாகவே உள்ளது, ஆனால் உற்பத்தி வசதிகளை சிலிக்கான் மின்கலங்களுக்கு மாற்றுவதும் எளிதாக இருக்கிறது. மின்கலங்கள் முற்றிலும் வேறுபட்டவையாக இருந்தால், தொழிற்சாலையை முழுவதுமாக மறுவடிவமைப்பு செய்ய வேண்டியிருக்கும், இது இந்த மாற்றத்தின் கவர்ச்சியை சற்றுக் குறைத்துவிடும்.
மணலைப் பதப்படுத்தித் தூய சிலிக்கானை உற்பத்தி செய்வதன் மூலம் சிலிக்கான் ஆனோடுகள் தயாரிக்கப்படுகின்றன. ஆனால், ஆராய்ச்சியாளர்கள் தற்போது எதிர்கொள்ளும் மிகப்பெரிய சிக்கல் என்னவென்றால், சிலிக்கான் ஆனோடுகளைப் பயன்படுத்தும்போது அவை வீங்கிவிடுகின்றன. இது மின்கலம் மிக விரைவாகத் தரம் குறையக் காரணமாகலாம். மேலும், ஆனோடுகளைப் பெருமளவில் உற்பத்தி செய்வதும் கடினமாக உள்ளது.
கிராஃபீன் பேட்டரி
கிராஃபீன் என்பது பென்சிலில் பயன்படுத்தப்படும் அதே மூலப்பொருளைக் கொண்ட ஒரு வகை கார்பன் செதிலாகும், ஆனால் இந்த செதில்களுடன் கிராஃபைட்டை இணைப்பதற்கு அதிக நேரம் செலவாகும். கிராஃபீன் பல பயன்பாடுகளில் அதன் சிறந்த செயல்திறனுக்காகப் பாராட்டப்படுகிறது, மேலும் மின்கலன்கள் அவற்றில் ஒன்றாகும்.
சில நிறுவனங்கள், நிமிடங்களில் முழுமையாக மின்னேற்றம் செய்யக்கூடிய மற்றும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை விட 33 மடங்கு வேகமாக மின்னிறக்கம் செய்யக்கூடிய கிராஃபீன் பேட்டரிகளை உருவாக்கும் பணியில் ஈடுபட்டுள்ளன. இது மின்சார வாகனங்களுக்கு மிகுந்த மதிப்பு வாய்ந்தது.
ஃபோம் பேட்டரி
தற்போது, பாரம்பரிய மின்கலங்கள் இரு பரிமாணங்களைக் கொண்டிருக்கின்றன. அவை லித்தியம் மின்கலத்தைப் போல அடுக்கப்பட்டோ அல்லது வழக்கமான AA அல்லது லித்தியம்-அயன் மின்கலத்தைப் போல சுருட்டப்பட்டோ காணப்படுகின்றன.
நுரை மின்கலம் என்பது முப்பரிமாண வெளியில் மின்னூட்டத்தின் இயக்கத்தை உள்ளடக்கிய ஒரு புதிய கருத்தாக்கம் ஆகும்.
இந்த முப்பரிமாண அமைப்பு மின்னேற்ற நேரத்தை வேகப்படுத்தவும் ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிக்கவும் உதவுகிறது; இவை மின்கலத்தின் மிகவும் முக்கியமான பண்புகளாகும். மற்ற பெரும்பாலான மின்கலங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ஃபோம் மின்கலங்களில் தீங்கு விளைவிக்கும் திரவ மின்பகுளிகள் இல்லை.
நுரை மின்கலங்கள் திரவ மின்பகுளிகளுக்குப் பதிலாக திட மின்பகுளிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த மின்பகுளி லித்தியம் அயனிகளைக் கடத்துவது மட்டுமல்லாமல், மற்ற மின்னணு சாதனங்களையும் மின்காப்பு செய்கிறது.
மின்கலத்தின் எதிர்மின் சுமையைத் தாங்கும் ஆனோடு, நுரைத்த செம்பினால் செய்யப்பட்டு, தேவையான செயலுறு பொருளால் பூசப்பட்டுள்ளது.
பின்னர், ஆனோடைச் சுற்றி ஒரு திட மின்பகுளி பூசப்படுகிறது.
இறுதியாக, பேட்டரியின் உள்ளே உள்ள இடைவெளிகளை நிரப்புவதற்கு “பாசிட்டிவ் பேஸ்ட்” எனப்படும் ஒரு பொருள் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அலுமினியம் ஆக்சைடு பேட்டரி
இந்த பேட்டரிகள் மற்ற பேட்டரிகளை விட மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்திகளில் ஒன்றைக் கொண்டுள்ளன. இதன் ஆற்றல், தற்போதைய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை விட சக்தி வாய்ந்ததாகவும், எடை குறைந்ததாகவும் உள்ளது. இந்த பேட்டரிகள் மின்சார வாகனங்களுக்கு 2,000 கிலோமீட்டர் தூரம் வரை பயணிக்க உதவும் என்று சிலர் கூறுகின்றனர். இந்தக் கருத்து என்ன? ஒப்பீட்டளவில், டெஸ்லாவின் அதிகபட்ச பயண வரம்பு சுமார் 600 கிலோமீட்டர் ஆகும்.
இந்த மின்கலன்களில் உள்ள சிக்கல் என்னவென்றால், அவற்றை மின்னேற்றம் செய்ய முடியாது. அவை, நீர் சார்ந்த மின்பகுளியில் அலுமினியத்திற்கும் ஆக்ஸிஜனுக்கும் இடையே நிகழும் வினையின் மூலம் அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்கி ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. மின்கலன்களின் பயன்பாடு, நேர்மின்வாயாக அலுமினியத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.
சோடியம் பேட்டரி
தற்போது, ஜப்பானிய விஞ்ஞானிகள் லித்தியத்திற்குப் பதிலாக சோடியத்தைப் பயன்படுத்தும் மின்கலன்களை உருவாக்கும் பணியில் ஈடுபட்டுள்ளனர்.
இது ஒரு பெரும் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும், ஏனெனில் கோட்பாட்டளவில் சோடியம் மின்கலங்கள், லித்தியம் மின்கலங்களை விட 7 மடங்கு அதிக செயல்திறன் கொண்டவை. மற்றொரு மிகப்பெரிய நன்மை என்னவென்றால், அரிதான தனிமமான லித்தியத்துடன் ஒப்பிடும்போது, சோடியம் பூமியின் இருப்புகளில் ஆறாவது மிகுதியான தனிமமாகும்.
பதிவிட்ட நேரம்: டிசம்பர் 02, 2019