ऊर्जा
लिथियम-सीओ२ बैटरी ब्रेकथ्रू कार्बन को पकड़ते हुए डिवाइसों को शक्ति प्रदान करता है
सुर्रे विश्वविद्यालय के इंजीनियरों ने एक लिथियम-सीओ२ बैटरी पेश की है जो अपने सामान्य संचालन के हिस्से के रूप में वायु से कार्बन डाइऑक्साइड को हटा देती है। बैटरी डिज़ाइन में सुधार की क्षमता है कि यह अपने पूर्ववर्तियों को पीछे छोड़ दे जबकि प्रदूषण और जलवायु परिवर्तन से निपटने में मदद करता है। यहाँ आपको जानने की जरूरत है कि क्या है।
लिथियम-आयन बैटरी हरित ऊर्जा में कमी क्यों है
भविष्य बिना तार का है, और निर्माताओं को यह समझ में आया है कि स्वच्छ बैटरी समाधानों की मांग है। आज उपयोग की जाने वाली सबसे आम बैटरियां लिथियम-आयन विकल्प हैं। ये बैटरियां आपके सेल फोन, इलेक्ट्रिक वाहन और स्मार्टवॉच जैसे दैनिक उपकरणों में पाई जा सकती हैं। लिथियम-आयन बैटरियां अच्छी घनत्व, चार्ज चक्र और सस्ती प्रदान करती हैं, हालांकि वे टिकाऊ नहीं हैं और वैश्विक स्तर पर भूमिगत में एक प्रमुख प्रदूषक बनी हुई हैं।
लिथियम-आयन बैटरी की मुख्य चुनौतियाँ: सुरक्षा, लागत और अपशिष्ट
लिथियम-आयन बैटरी के साथ कई समस्याएं हैं जिन्होंने उनकी प्रभावशीलता और दक्षता को सीमित कर दिया है। एक के लिए, उन्हें महंगे, दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री का उपयोग करने की आवश्यकता है। संसाधनों जैसे प्लेटिनम को स्रोत करना मुश्किल है और निर्माण प्रक्रिया की लागत को काफी बढ़ा देता है। इसके अलावा, दुर्लभ पृथ्वी खनिजों की मांग एक सुरक्षा चिंता बन गई है जो अब सुनिश्चित करने की कोशिश कर रही है कि उन्हें इन आवश्यक वस्तुओं की गहरी आपूर्ति है।
लिथियम-आयन बैटरी खराब चक्र जीवन से भी पीड़ित हैं। इस बैटरी के डिजाइन में प्रत्येक चार्ज चक्र के लिए कुछ नुकसान होता है। इस तरह, लिथियम-आयन बैटरी प्रत्येक चक्र के साथ प्रदर्शन को कम करती हैं। इसके अलावा, उन्हें निपटाने में बहुत महंगा है और यदि उन्हें ठीक से चार्ज नहीं किया जाता है या यदि थर्मल रनवे होता है तो वे सुरक्षा जोखिम पैदा कर सकते हैं।
थर्मल रनवे लिथियम-आयन बैटरी सेल्स के अधिक तापमान को संदर्भित करता है, जिससे आसपास की सेल्स भी ऐसा ही करती हैं। परिणाम एक विशाल पिघलने की होती है जो आग या यहां तक कि विस्फोट भी पैदा कर सकती है। इन घटनाओं के दौरान होने वाले नुकसान को अच्छी तरह से दस्तावेज किया गया है। एक सरल खोज एक लंबा इतिहास प्रकट करेगी लिथियम-आयन बैटरी आग पूरे विश्व में।
ओवर पोटेंशियल
लिथियम-आयन बैटरी उपयोगकर्ताओं के लिए एक और चिंता ओवरपोटेंशियल है। यह शब्द रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करने और बैटरी को चार्ज करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करता है। लिथियम-आयन प्रणाली उच्च ओवरपोटेंशियल से पीड़ित हैं। हालांकि, यह सभी बदलने वाला है कुछ प्रतिभाशाली वैज्ञानिकों की बदौलत।
लिथियम-सीओ२ बैटरी क्या हैं और वे कैसे काम करती हैं?
लिथियम-सीओ२ बैटरी एक रोमांचक विकल्प के रूप में उभरी हैं। ये रिचार्जेबल बैटरी ऊर्जा वाहक के रूप में सीओ२ गैस का उपयोग करती हैं। यह संरचना कुछ प्रमुख लाभ प्रदान करती है जैसे कि बेहतर प्रदर्शन, उच्च क्षमता और स्वच्छ हवा की गुणवत्ता। इसके परिणामस्वरूप, कई लोग मानते हैं कि लिथियम-सीओ२ बैटरी भविष्य में शुद्ध-शून्य कार्बन उत्सर्जन हासिल करने के लिए सबसे अच्छा कदम हैं।
वर्तमान लिथियम-सीओ२ बैटरी की कमियाँ
वर्तमान में लीओसीओ२ बैटरी का उपयोग करने के लिए मुख्य कमियों में से एक विश्वसनीय और कम लागत वाले उत्प्रेरक की कमी है। इस तथ्य को स्वीकार करते हुए, इंजीनियरों ने एक नई संस्करण बनाई है जो सामग्री विज्ञान और कंप्यूटर मॉडलिंग में हाल की प्रगति को एकीकृत करती है। नई दृष्टिकोण दो मुद्दों को एक साथ हल करने का वादा करती है, ऊर्जा का उपयोग और वायु गुणवत्ता।
सुर्रे विश्वविद्यालय के लिथियम-सीओ२ बैटरी ब्रेकथ्रू अध्ययन
अध्ययन1,”अल्ट्रालो ओवरपोटेंशियल इन रिचार्जेबल ली-सीओ२ बैटरी एनेबल्ड बाय सीज़ियम फॉस्फोमोलीब्डेट एज़ एन इफेक्टिव रेडॉक्स कैटालिस्ट,” एडवांस्ड साइंस में प्रकाशित, “सांस लेने वाली” बैटरी में गहराई से जाता है। ये उपकरण सीओ२ का उपयोग एक विशेष रूप से निर्मित उत्प्रेरक के साथ परस्पर क्रिया करने के लिए करते हैं, एक स्वच्छ ऊर्जा लूप बनाते हैं।
लिथियम-सीओ२ बैटरी विस्तार से
अपनी प्रक्रिया के हिस्से के रूप में, इंजीनियरों ने विभिन्न उत्प्रेरक के साथ कई ली-सीओ२ बैटरी बनाईं। उन्होंने तब बैटरी को हजारों चार्ज चक्रों से, दैनिक उपयोग के वर्षों का प्रतिनिधित्व करते हुए, रखा। उन्होंने चक्र अवधि के बाद इकाइयों को विस्तार से करने के लिए क्षय, निर्माण और अन्य प्रदर्शन-सीमित कारकों के संदर्भ में गहराई से समझ प्राप्त करने के लिए। उल्लेखनीय रूप से, टीम ने देखा कि लिथियम कार्बोनेट जमा形成 होगा और उन्हें आसानी से हटाया जा सकता है ताकि बैटरी अपने चार्ज चक्र में सुधार कर सके।
लिथियम-सीओ२ बैटरी कंप्यूटर मॉडल
शोधकर्ताओं ने अपने प्रयोगों से प्राप्त डेटा का उपयोग एक सटीक कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए किया। मॉडल घनत्व कार्य सिद्धांत (डीएफटी) का उपयोग करके महत्वपूर्ण विवरण और परिवर्तनों की भविष्यवाणी करता है। मॉडल ने टीम की क्षमता को बढ़ाया ताकि वे विचार-प्रयोग कर सकें और अपने परीक्षण को बढ़ाते हुए कुल लागत को कम कर सकें। लक्ष्य एक स्थिर रेशेदार संरचना बनाने के लिए सबसे अच्छा सामग्री खोजना था जो लिथियम बैटरी को काम करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं का समर्थन कर सके।
सीज़ियम फॉस्फोमोलीब्डेट (सीपीएम)
कुछ परीक्षणों के बाद, इंजीनियरों ने निर्धारित किया कि सीज़ियम फॉस्फोमोलीब्डेट (सीएस३पीएमओ₁₂ओ₄₀, सीपीएम) एक आशाजनक विकल्प था। इंजीनियरों ने ली-सीओ२ बैटरी में सीपीएम को एक उत्प्रेरक के रूप में लागू किया और फिर कई परीक्षण किए। सीपीएम बनाने के लिए, इंजीनियरों ने उत्प्रेरक संश्लेषित किए और एक कैथोड पर लेपित किया।
सामग्री आदर्श थी क्योंकि इसमें कई इलेक्ट्रोएक्टिव साइटें थीं और ऑक्सीजन-समृद्ध सतह की विशेषता थी। इसके अलावा, यौगिक में एक अनोखी मेसोपोरस मॉर्फोलॉजी है जो इसकी टिकाऊपन और प्रदर्शन को चार्ज चक्र के दौरान जोड़ती है, जिसका अर्थ है कि ये बैटरी अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में कम ऊर्जा का उपयोग करके रिचार्ज करती हैं।
यह सीपीएम पोर आदर्श है क्योंकि यह सीओ२ अणुओं और ली-आयनों के कुशल प्रसार को सक्रिय साइटों पर समर्थन करता है। इसके अलावा, छिद्र एक और भूमिका निभाते हैं, निर्वहन उत्पादों को समायोजित करते हैं। उल्लेखनीय रूप से, क्रिस्टलीय संरचनाएं केवल १४० नैनोमीटर के आकार की हैं।
पाउडर एक्स-रे डिफ्रैक्शन (पीएक्सआरडी)
इंजीनियरों ने पाउडर एक्स-रे डिफ्रैक्शन विधि का उपयोग करके संश्लेषित सीपीएम उत्प्रेरक की क्रिस्टल लेटिस संरचना और संरचना की समीक्षा की।
फोरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड (एफटीआईआर)
अगला कदम यह निर्धारित करना था कि प्रक्रिया के कारण कौन सी ऊर्जा अवशोषित या उत्सर्जित हुई थी। इंजीनियरों ने इस चरण को पूरा करने के लिए फोरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया। टीम ने प्रक्रिया के दौरान केगिन कणों की उपस्थिति को नोट किया, जो उनके गणनात्मक मॉडल की भविष्यवाणियों के अनुरूप था।
केगिन यूनिट
टीम ने अपनी रचना में केगिन यूनिट एकीकृत की जाँच करने के लिए बहुत प्रयास किया। केगिन यूनिट एक क्रिस्टलीय फ्रेमवर्क को संदर्भित करता है जो अपनी कठोरता और संरचनात्मक स्थिरता के लिए जाना जाता है। यह बैटरी के लिए आदर्श सेटअप है क्योंकि यह चक्र प्रक्रिया के माध्यम से अपनी संरचना बनाए रखता है।
एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस)
टीम ने प्रक्रिया के दौरान और उसके बाद उत्प्रेरक की रासायनिक स्थिति की गहराई से समझ प्राप्त करने के लिए एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया। उन्होंने सतह की मूलभूत संरचना को सटीक रूप से निर्धारित किया और इसे बैटरी के प्रदर्शन और दीर्घायु को अनुकूलित करने के लिए समायोजित किया।
थर्मोग्रेविमेट्री (टीजी)
अगला कदम यह निर्धारित करना था कि क्या प्रणाली में नमी प्रवेश कर रही थी या उत्पाद के रूप में उत्पन्न हो रही थी। शोधकर्ताओं ने सीपीएम यौगिक में जल सामग्री का आकलन करने के लिए थर्मोग्रेविमेट्री का उपयोग किया। परीक्षण से पता चला कि नई डिज़ाइन उच्च-घनत्व वाली बैटरी विकास का समर्थन कर सकती है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी परीक्षण
प्रयोगशाला प्रयोगों की एक श्रृंखला ने इंजीनियरों को अपनी भविष्यवाणियों को दोहराने में मदद की। टीम ने सीपीएम उत्प्रेरक की विद्युतकैटेलिटिक क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए भौतिक और कंप्यूटर सिमुलेशन दोनों चलाए।
लिथियम-सीओ२ बैटरी परीक्षण परिणाम
परीक्षण परिणाम आंखें खोलने वाले थे। नई बैटरी संरचना विफलता के बिना संचालित हुई। टीम ने ५० मीए ग−१ पर १०० चक्रों के साथ ५०० मीएच ग−१ की क्षमता सीमा के साथ परीक्षण किए। उन्होंने देखा कि डिवाइस अधिक ऊर्जा संग्रहीत कर सकता था और पारंपरिक लिथियम-आयन विकल्पों की तुलना में चार्ज करने में आसान था। प्रभावशाली ढंग से, उन्नत बैटरी ने ५० मीए ग−१ पर १५४४० मीएच ग−१ की उत्कृष्ट निर्वहन क्षमता प्रदर्शित की, जिसमें ९७.३% की कुलंबिक क्षमता थी। इसके अलावा, उत्प्रेरक ने ०.६७ वी का निम्न ओवरपोटेंशियल प्रदान किया।
यह डेटा दिखाया कि नई डिज़ाइन पारंपरिक उत्प्रेरक की तुलना में बहुत अधिक प्रभावी थी। विशेष रूप से, यह उच्च निर्वहन-चार्ज क्षमता और निम्न ओवरपोटेंशियल बैटरी प्रदान करता है। इसके अलावा, ली-सीओ२ बैटरी डिज़ाइन ५० मीए ग−१ पर १०७ चक्रों के साथ ५०० मीएच ग−१ की सीमित क्षमता के साथ लंबे समय तक स्थिरता का समर्थन करता है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी के लिए शुद्ध ऊर्जा के शीर्ष लाभ
लिथियम-सीओ२ बैटरी बाजार में कई लाभ लाती हैं। एक के लिए, वे उपयोगकर्ताओं को लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक स्वच्छ विकल्प प्रदान करते हैं, जो भूमिगत में जारी रहती हैं। यह नया दृष्टिकोण अपशिष्ट और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करता है, जिससे बैटरी उद्योग को गंभीर अपग्रेड करने और प्रदूषण को कम करने का अवसर मिलता है।
उच्च क्षमता
रिपोर्ट से पता चलता है कि लिथियम-सीओ२ बैटरी अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में उच्च क्षमता प्रदान कर सकती हैं। इसके अलावा, उनमें बहुत कम ओवरपोटेंशियल है, जिसका अर्थ है कि वे चार्ज करने के लिए कम ऊर्जा का उपयोग करती हैं। कम तीव्र चार्जिंग दृष्टिकोण बैटरी के जीवन चक्र को बढ़ाता है जबकि इसके प्रदर्शन को कम नहीं करता है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी अधिक किफायती हैं
लिथियम-सीओ२ बैटरी क्यों इतनी तेजी से बाजार में आ रही हैं, इसका एक और कारण यह है कि वे एक अधिक किफायती निर्माण प्रक्रिया प्रदान करती हैं। जब आप कम लागत वाले निर्माण को कम उत्सर्जन के साथ जोड़ते हैं, तो लिथियम-सीओ२ विकल्प एक व्यावहारिक तरीका लगता है स्वच्छ ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए।
लिथियम-सीओ२ बैटरी अधिक अनुकूलनयोग्य हैं
शोधकर्ताओं ने सुनिश्चित किया कि उनका काम समुदाय की जरूरतों को पूरा करने के लिए अनुकूलनयोग्य हो। पोर्टेबल डिवाइसों को शक्ति प्रदान करने के लिए स्वच्छ ऊर्जा विकल्पों की एक बड़ी मांग है। इंजीनियर इस बैटरी विकास को एक लागत-कटौती अपग्रेड के रूप में देखते हैं जिसमें एक अतिरिक्त लाभ है कि यह हानिकारक ग्रीनहाउस गैस को फंसाता है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी अधिक कुशल हैं
कुशलता लिथियम-सीओ२ बैटरी का एक और लाभ है जब अन्य बैटरी समाधानों की तुलना में की जाती है। ये अगली-पीढ़ी की शक्ति आपूर्ति विभिन्न उपयोग के मामलों में कुशलता से संचालित हो सकती हैं। यूनिट अधिक ऊर्जा क्षमता प्रदान करती हैं और आवश्यकतानुसार अनुकूलित की जा सकती हैं।
कोई दुर्लभ पृथ्वी धातुएं नहीं
दुर्लभ पृथ्वी धातुएं एक सीमित संसाधन हैं जो बढ़ती मूल्य देख रही हैं। पहले से ही इन दुर्लभ पृथ्वी खनिजों तक पहुंच की रक्षा के लिए बड़े पैमाने पर टैरिफ और अन्य कानूनी कार्रवाई की जा रही है। इंजीनियरों का निर्णय अपनी बैटरी डिज़ाइन में इन खनिजों की आवश्यकता को समाप्त करना इस प्रौद्योगिकी की सफलता का एक मुख्य कारण हो सकता है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी के वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग और जब उन्हें अपेक्षा करें
स्वच्छ बैटरी के लिए कई अनुप्रयोग हैं। दैनिक उपयोग में वायरलेस सिस्टम की बढ़ती संख्या को शक्ति प्रदान करने के लिए दुनिया को स्वच्छ विकल्पों की आवश्यकता है। लिथियम-सीओ२ एक दिन आपके घर, कार और डिवाइसों को शक्ति प्रदान कर सकता है, जबकि हानिकारक ग्रीनहाउस गैसों को कम करने में मदद कर सकता है।
अंतरिक्ष यात्रा
अंतरिक्ष यात्रा इस प्रौद्योगिकी का एक और अनुप्रयोग है। जैसे ही वैज्ञानिक गहरे अंतरिक्ष और अन्य दुनिया में अन्वेषण के तरीकों के बारे में सोचते हैं, नए शक्ति विकल्पों का शोध किया जाना चाहिए। इस नवीनतम विकास में कुछ प्रमुख लाभ हैं क्योंकि यह मंगल जैसे दूरस्थ ग्रहों पर काम कर सकता है क्योंकि इसका वायुमंडल ९५% सीओ२ है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी समयरेखा
यह लगभग +५ वर्ष तक हो सकता है जब सीओ२ बैटरी उपभोक्ताओं तक पहुंचें। प्रौद्योगिकी वहां है, लेकिन टीम को अभी भी अपने आविष्कार को बाजार में लाने के लिए सबसे अच्छे दृष्टिकोण का पता लगाना है। उल्लेखनीय रूप से, शुद्ध-शून्य कार्बन उत्सर्जन बाध्यों को पूरा करने की बढ़ती मांग इस समयरेखा को बढ़ावा दे सकती है और लिथियम-सीओ२ विकल्पों को एकीकृत करने को प्राथमिकता दे सकती है।
लिथियम-सीओ२ बैटरी शोधकर्ता
लिथियम-सीओ२ बैटरी अध्ययन सुर्रे के स्कूल ऑफ केमिस्ट्री एंड केमिकल इंजीनियरिंग और एडवांस्ड टेक्नोलॉजी इंस्टीट्यूट द्वारा आयोजित किया गया था। ब्रेकथ्रू पेपर सिद्धार्थ गडकरी और डैनियल कमांड्यूर को अध्ययन के सह-लेखक के रूप में सूचीबद्ध करता है। उन्हें महसा मसौदी, न्यूबी एफ़। जेवियर जूनियर, जेम्स राइट, थॉमस एम। रोज़ेवेयर, स्टीवन हिंडर, व्लाद स्टोलोजान, क्योंग कै, और रॉबर्ट सी। टी। स्लेड से समर्थन मिला।
लिथियम-सीओ२ बैटरी भविष्य
टीम अन्य सामग्रियों और इन उत्प्रेरकों के साथ इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, इसे गहराई से जानने की मांग कर रही है। वे केगिन-प्रकार के पॉलीऑक्सोमेटेलेट को एक द्वि-कार्यात्मक रेडॉक्स उत्प्रेरक के रूप में आगे अन्वेषण करना चाहते हैं। ये कदम उनकी डिज़ाइन के महत्वपूर्ण पहलुओं में सुधार कर सकते हैं, जिनमें रिचार्जेबल ली-सीओ२ बैटरी का प्रतिवर्ती चक्र शामिल है।
बैटरी क्षेत्र में निवेश
बैटरी बाजार में कई कंपनियां शामिल हैं। ये कंपनियां टियर १ जैसी प्रसिद्ध निर्माताओं से लेकर कम लागत वाले विकल्पों और यहां तक कि नकली तक फैली हुई हैं। गुणवत्तापूर्ण बैटरी की मांग अधिक है। यहाँ एक बैटरी निर्माता है जो सफलता के लिए तैयार है और भविष्य में अपने उत्पादों में लिथियम-सीओ२ बैटरी एकीकृत कर सकता है।
सॉलिड पावर
सॉलिड पावर (SLDP ) २०११ में बाजार में आया और कोलोराडो में मुख्यालय है। कंपनी का लक्ष्य उच्च-प्रदर्शन ठोस-राज्य बैटरी विकल्प बनाना है। अपने लॉन्च के बाद से, सॉलिड पावर ने बाजार में महत्वपूर्ण समर्थन और विकास देखा है। यह विकास मुख्य रूप से इसकी नवाचारी भावना और अपने अद्वितीय उत्पादों के कारण है, जो तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को सल्फाइड ठोस विकल्पों से बदल देते हैं। यह दृष्टिकोण आग के जोखिम या थर्मल रनवे को कम करता है।
सॉलिड पावर के पास इलेक्ट्रिक वाहन निर्माताओं के साथ कई रणनीतिक साझेदारी हैं। ये साझेदारियां नवाचार को बढ़ावा देने और बाजार को एक सुरक्षित और अधिक कुशल विकल्प खोजने में मदद करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। आज, कंपनी के चिकित्सा और निर्माण जैसे विभिन्न उद्योगों से निर्माताओं के साथ सौदे हैं।
(SLDP )
