सम्पादकको नोट: इलेक्ट्रिक टेक्नोलोजी हरियो पृथ्वीको भविष्य हो, र ब्याट्री टेक्नोलोजी इलेक्ट्रिक टेक्नोलोजीको आधार हो र इलेक्ट्रिक टेक्नोलोजीको ठूलो स्तरको विकासलाई सीमित गर्ने कुञ्जी हो। हालको मुख्यधाराको ब्याट्री प्रविधि लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू हो, जसमा राम्रो ऊर्जा घनत्व र उच्च दक्षता छ। यद्यपि, लिथियम उच्च लागत र सीमित स्रोतहरूसँग दुर्लभ तत्व हो। एकै समयमा, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरूको प्रयोग बढ्दै जाँदा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको ऊर्जा घनत्व अब पर्याप्त छैन। कसरी प्रतिक्रिया दिने? मयंक जैनले भविष्यमा प्रयोग हुने केही ब्याट्री प्रविधिहरूको स्टक लिएका छन्। मूल लेख शीर्षकको साथ माध्यममा प्रकाशित गरिएको थियो: ब्याट्री प्रविधिको भविष्य
पृथ्वी उर्जाले भरिपूर्ण छ, र हामी त्यो उर्जाको राम्रो प्रयोग गर्न र त्यसको सदुपयोग गर्न सक्दो प्रयास गरिरहेका छौं। हामीले नवीकरणीय ऊर्जाको संक्रमणमा राम्रो काम गरे पनि ऊर्जा भण्डारणमा खासै प्रगति गर्न सकेका छैनौँ ।
हाल, ब्याट्री प्रविधिको उच्चतम स्तर लिथियम-आयन ब्याट्री हो। यो ब्याट्रीमा उत्कृष्ट ऊर्जा घनत्व, उच्च दक्षता (लगभग ९९%), र लामो आयु रहेको देखिन्छ।
त्यसोभए के गलत छ? हामीले खिच्ने नवीकरणीय ऊर्जा बढ्दै जाँदा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको ऊर्जा घनत्व अब पर्याप्त छैन।
हामी ब्याचहरूमा ब्याट्रीहरू उत्पादन गर्न जारी राख्न सक्छौं, यो ठूलो कुरा हो जस्तो लाग्दैन, तर समस्या यो हो कि लिथियम एक अपेक्षाकृत दुर्लभ धातु हो, त्यसैले यसको लागत कम छैन। ब्याट्री उत्पादन लागत घट्दै गए पनि ऊर्जा भण्डारणको आवश्यकता पनि तीव्र गतिमा बढिरहेको छ।
हामी यस्तो बिन्दुमा पुगेका छौं जहाँ एक पटक लिथियम आयन ब्याट्री बनाइन्छ, यसले ऊर्जा उद्योगमा ठूलो प्रभाव पार्छ।
जीवाश्म ईन्धनको उच्च ऊर्जा घनत्व एक तथ्य हो, र यो एक ठूलो प्रभावकारी कारक हो जसले नवीकरणीय ऊर्जामा पूर्ण निर्भरतामा संक्रमणलाई बाधा पुर्याउँछ। हामीलाई हाम्रो तौल भन्दा बढी ऊर्जा उत्सर्जन गर्ने ब्याट्री चाहिन्छ।
कसरी लिथियम आयन ब्याट्री काम गर्दछ
लिथियम ब्याट्री को काम गर्ने संयन्त्र साधारण AA वा AAA रासायनिक ब्याट्री जस्तै छ। तिनीहरूसँग एनोड र क्याथोड टर्मिनलहरू छन्, र बीचमा एक इलेक्ट्रोलाइट। साधारण ब्याट्रीहरू भन्दा फरक, लिथियम-आयन ब्याट्रीमा डिस्चार्ज प्रतिक्रिया उल्टाउन मिल्छ, त्यसैले ब्याट्री बारम्बार रिचार्ज गर्न सकिन्छ।
क्याथोड (+ टर्मिनल) लिथियम आइरन फास्फेटबाट बनेको हुन्छ, एनोड (-टर्मिनल) ग्रेफाइटबाट बनेको हुन्छ, र ग्रेफाइट कार्बनबाट बनेको हुन्छ। विद्युत भनेको इलेक्ट्रोनको प्रवाह मात्र हो। यी ब्याट्रीहरूले एनोड र क्याथोडको बीचमा लिथियम आयनहरू सारेर बिजुली उत्पादन गर्छन्।
जब चार्ज हुन्छ, आयनहरू एनोडमा जान्छन्, र जब डिस्चार्ज हुन्छ, आयनहरू क्याथोडमा जान्छन्।
आयनहरूको यो आन्दोलनले सर्किटमा इलेक्ट्रोनहरूको आन्दोलनको कारण बनाउँछ, त्यसैले लिथियम आयन आन्दोलन र इलेक्ट्रोन आन्दोलन सम्बन्धित छन्।
सिलिकन एनोड ब्याट्री
BMW जस्ता धेरै ठूला कार कम्पनीहरूले सिलिकन एनोड ब्याट्रीको विकासमा लगानी गरिरहेका छन्। साधारण लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू जस्तै, यी ब्याट्रीहरूले लिथियम एनोडहरू प्रयोग गर्छन्, तर कार्बन-आधारित एनोडहरूको सट्टा, तिनीहरू सिलिकन प्रयोग गर्छन्।
एनोडको रूपमा, सिलिकन ग्रेफाइट भन्दा राम्रो छ किनभने यसलाई लिथियम समात्न 4 कार्बन परमाणुहरू चाहिन्छ, र 1 सिलिकन परमाणुले 4 लिथियम आयनहरू समात्न सक्छ। यो एक प्रमुख अपग्रेड हो ... सिलिकन ग्रेफाइट भन्दा 3 गुणा बलियो बनाउँदै।
यद्यपि, लिथियमको प्रयोग अझै पनि दोधारे तरवार हो। यो सामाग्री अझै महँगो छ, तर यो पनि सिलिकन कोशिकाहरूमा उत्पादन सुविधाहरू स्थानान्तरण गर्न सजिलो छ। यदि ब्याट्रीहरू पूर्णतया फरक छन् भने, कारखाना पूर्ण रूपमा पुन: डिजाइन गर्नुपर्नेछ, जसले स्विचिङको आकर्षणलाई थोरै कम गर्नेछ।
सिलिकन एनोडहरू शुद्ध सिलिकन उत्पादन गर्न बालुवाको उपचार गरेर बनाइन्छ, तर अनुसन्धानकर्ताहरूले हाल सामना गर्ने सबैभन्दा ठूलो समस्या सिलिकन एनोडहरू प्रयोग गर्दा फुल्ने हो। यसले ब्याट्री धेरै चाँडो बिग्रन सक्छ। ठूलो मात्रामा एनोड उत्पादन गर्न पनि गाह्रो छ।
ग्राफिन ब्याट्री
ग्राफिन एक प्रकारको कार्बन फ्लेक हो जसले पेन्सिलको रूपमा समान सामग्री प्रयोग गर्दछ, तर फ्लेक्समा ग्रेफाइट जोड्न धेरै समय खर्च हुन्छ। ग्राफिन धेरै प्रयोग मामिलाहरूमा यसको उत्कृष्ट प्रदर्शनको लागि प्रशंसा गरिन्छ, र ब्याट्रीहरू ती मध्ये एक हो।
केही कम्पनीहरूले ग्रेफिन ब्याट्रीमा काम गरिरहेका छन् जुन मिनेटमा पूर्ण रूपमा चार्ज हुन सक्छ र लिथियम-आयन ब्याट्री भन्दा 33 गुणा छिटो डिस्चार्ज हुन्छ। यो विद्युतीय सवारीका लागि ठूलो मूल्य हो।
फोम ब्याट्री
वर्तमानमा, परम्परागत ब्याट्रीहरू दुई-आयामी छन्। तिनीहरू या त एक लिथियम ब्याट्री जस्तै स्ट्याक छन् वा एक विशिष्ट AA वा लिथियम-आयन ब्याट्री जस्तै रोल अप।
फोम ब्याट्री एक नयाँ अवधारणा हो जसमा थ्रीडी स्पेसमा बिजुली चार्जको आन्दोलन समावेश छ।
यो 3-आयामी संरचनाले चार्ज गर्ने समयलाई गति दिन सक्छ र ऊर्जा घनत्व बढाउन सक्छ, यी ब्याट्रीका अत्यन्त महत्त्वपूर्ण गुणहरू हुन्। धेरैजसो अन्य ब्याट्रीहरूको तुलनामा, फोम ब्याट्रीहरूमा कुनै हानिकारक तरल इलेक्ट्रोलाइटहरू हुँदैन।
फोम ब्याट्रीहरूले तरल इलेक्ट्रोलाइटको सट्टा ठोस इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गर्छन्। यो इलेक्ट्रोलाइटले लिथियम आयनहरू मात्र सञ्चालन गर्दैन, तर अन्य इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू पनि इन्सुलेट गर्दछ।
ब्याट्रीको नकारात्मक चार्ज राख्ने एनोड फोम गरिएको तामाले बनेको हुन्छ र आवश्यक सक्रिय सामग्रीको साथ लेपित हुन्छ।
एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट त्यसपछि एनोड वरिपरि लागू हुन्छ।
अन्तमा, ब्याट्री भित्र खाली ठाउँहरू भर्नको लागि तथाकथित "सकारात्मक पेस्ट" प्रयोग गरिन्छ।
एल्युमिनियम अक्साइड ब्याट्री
यी ब्याट्रीहरूमा कुनै पनि ब्याट्रीको सबैभन्दा ठूलो ऊर्जा घनत्व हुन्छ। यसको उर्जा हालको लिथियम आयन ब्याट्री भन्दा धेरै शक्तिशाली र हल्का छ। कतिपयले यी ब्याट्रीले २ हजार किलोमिटर विद्युतीय सवारी साधन उपलब्ध गराउन सक्ने दाबी गरेका छन् । यो अवधारणा के हो? सन्दर्भको लागि, टेस्लाको अधिकतम क्रूजिङ दायरा लगभग 600 किलोमिटर छ।
यी ब्याट्रीहरूको समस्या भनेको चार्ज गर्न सकिँदैन। तिनीहरूले एल्युमिनियम हाइड्रोक्साइड उत्पादन गर्छन् र पानीमा आधारित इलेक्ट्रोलाइटमा एल्युमिनियम र अक्सिजनको प्रतिक्रिया मार्फत ऊर्जा जारी गर्छन्। ब्याट्रीको प्रयोगले एनोडको रूपमा एल्युमिनियम खपत गर्छ।
सोडियम ब्याट्री
हाल, जापानी वैज्ञानिकहरू लिथियमको सट्टा सोडियम प्रयोग गर्ने ब्याट्री बनाउन काम गरिरहेका छन्।
यो विघटनकारी हुनेछ, किनकि सोडियम ब्याट्रीहरू सैद्धान्तिक रूपमा लिथियम ब्याट्रीहरू भन्दा 7 गुणा बढी कुशल हुन्छन्। अर्को ठूलो फाइदा यो हो कि सोडियम पृथ्वीको भण्डारमा छैटौं धनी तत्व हो, लिथियमको तुलनामा, जुन दुर्लभ तत्व हो।
पोस्ट समय: डिसेम्बर-02-2019