ट्री गम की नई खोज सुपरकैपेसिटर की आयु बढ़ाती है

बैटरियों को सबसे लोकप्रिय ऊर्जा भंडारण उपकरणों में से एक माना जाता है। ये इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरण कई बार बिना क्षति के चार्ज और डिस्चार्ज किए जा सकते हैं। वे कई लाभ प्रदान करती हैं, जैसे ऊर्जा लागत में कमी, ऊर्जा स्वतंत्रता में वृद्धि, ग्रिड स्थिरता में सुधार, और नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण का समर्थन।

लेकिन एक और इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण उपकरण है जो बैटरियों से कहीं अधिक क्षमताओं का दावा करता है। वह उपकरण एक सुपरकैपेसिटर है, जिसे अल्ट्राकैपेसिटर या इलेक्ट्रोकेमिकल कैपेसिटर भी कहा जाता है।

एक उच्च क्षमता वाला ऊर्जा भंडारण उपकरण, सुपरकैपेसिटर, बैटरियों और पारंपरिक कैपेसिटरों के बीच का अंतर पाटता है।

यह उपकरण उच्च पावर डेंसिटी प्रदर्शित करता है, जो रिचार्जेबल बैटरियों से लगभग हजार गुना अधिक है। यह एक कैपेसिटर से अधिक चार्ज संग्रहीत करता है और बैटरियों की तुलना में तेज़ चार्ज और डिस्चार्ज करता है।

लंबी चक्र स्थिरता के अलावा, सुपरकैपेसिटर तेज़ चार्जिंग/डिस्चार्जिंग दक्षता रखते हैं, जिससे वे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं जिन्हें तेज़ पावर बर्स्ट की आवश्यकता होती है। आज, सुपरकैपेसिटर का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में बढ़ रहा है, जिसमें लेज़र, पोर्टेबल पावर सप्लाई, कैमरा फ्लैश उपकरण, पल्स्ड लाइट जेनरेटर, नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन, और औद्योगिक पावर बैकअप शामिल हैं।

अब, एक सुपरकैपेसिटर दो इलेक्ट्रोडों से बना होता है, जो बाहरी सर्किट से जुड़े इलेक्ट्रॉनिक कंडक्टर होते हैं, और इन्हें इलेक्ट्रोलाइट, एक आयनिक कंडक्टर, और एक सेपरेटर द्वारा अलग किया जाता है, जो एक मेम्ब्रेन है जो उन्हें विद्युत रूप से अलग रखता है ताकि इलेक्ट्रोड शॉर्ट सर्किट न करें, जबकि कुछ आयनों को गुजरने की अनुमति देता है जिससे सिस्टम में ओपन सर्किट न हो।

उच्च पावर डेंसिटी और पर्यावरणीय मित्रता, जैसे पुनर्चक्रणीयता, के कारण, सुपरकैपेसिटर सबसे व्यापक और सक्रिय रूप से शोधित ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में से एक है।

सुपरकैपेसिटर में, सतह-नियंत्रित प्रतिक्रिया मुख्य रूप से उसकी कैपेसिटेंस निर्धारित करती है। इसलिए, इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच एक स्थिर इंटरफ़ेस उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने और स्थिर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन सुनिश्चित करने की कुंजी है।

इंटरफ़ेस गुण उच्च इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण हैं, इसलिए शोधकर्ता इनसे जुड़ी समस्याओं को सुधारने और पार करने के लिए विभिन्न विधियों का विकास कर रहे हैं।

हालाँकि, इन सभी प्रयासों को स्केलेबिलिटी, लागत, पर्यावरणीय मित्रता, और प्रसंस्करण में कई चरणों जैसी महत्वपूर्ण सीमाओं का सामना करना पड़ता है। इसलिए, एक स्थायी समाधान निकालना आवश्यक है जो इन मानदंडों को पूरा करे और फिर भी दीर्घकालिक संचालन के लिए उच्च ऊर्जा/पावर डेंसिटी सुपरकैपेसिटर हासिल कर सके।

इसलिए, तीन विभिन्न संस्थानों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक नया इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव प्रस्तुत किया, जो कोंडागोगु गम या सोडियम एल्जिनेट (KS) के संयुग्मित बायोपॉलिमर से बना है। यह ट्री गम न केवल व्यापक रूप से उपलब्ध है बल्कि पुनर्चक्रणीय भी है।

ट्री गम के परिचय से इलेक्ट्रोड की सतह पर एक सुरक्षा परत बन गई, जिसने उप-उत्पादों के निर्माण को रोका जबकि आयनिक/इलेक्ट्रॉन परिवहन को सुगम बनाया। उल्लेखनीय रूप से, इस नवीन एडिटिव अवधारणा को सुपरकैपेसिटर प्रणाली में लागू करने से इलेक्ट्रोकेमिकल विश्वसनीयता में सुधार हुआ।

भले ही KS की सांद्रता बहुत कम हो, यानी 5 mg ml⁻¹, कैपेसिटेंस की प्रतिधारण 35 % तक बढ़ी और 30,000 चक्रों पर 4.0 mA cm⁻² करंट डेंसिटी पर यह 93 % तक पहुंच गई। यह केवल “उल्लेखनीय” है, विशेषकर जब अम्लीय H₂SO₄ इलेक्ट्रोलाइट और कार्बन-आधारित इलेक्ट्रोड का उपयोग किया गया हो।

अध्ययन इसे सुपरकैपेसिटर के दीर्घकालिक संचालन में उल्लेखनीय सुधार लाने वाले बायोपॉलिमर संयुग्मित इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव के परिचय के “सबसे प्रारंभिक रिपोर्ट” के रूप में वर्णित करता है। इस समाधान की सरलता, कम लागत और पर्यावरणीय मित्रता के कारण, इसे व्यावसायिक बनाने की संभावना है।

ट्री गम की अगली पीढ़ी के सुपरकैपेसिटर में भूमिका

शोधकर्ताओं ने स्कॉटलैंड, दक्षिण कोरिया, और¹ भारत के विश्वविद्यालयों से इस शोध को किया, जिसे इस महीने Energy Storage Materials में प्रकाशित किया गया।

इसमें यूनिवर्सिटी ऑफ ग्लासगो, चुंग-एंग यूनिवर्सिटी, अजौ यूनिवर्सिटी, अमृता यूनिवर्सिटी, और म्यॉन्गजी यूनिवर्सिटी शामिल हैं, जिन्होंने मिलकर एक अत्यधिक स्थिर सुपरकैपेसिटर के लिए संयुग्मित KS कॉम्पोजिट संरचना डिजाइन की, जो बायोकम्पैटिबिलिटी और उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल विश्वसनीयता प्रदान करता है।

यहाँ उपयोग किया जा रहा बर्बाद गम भारत के पेड़ों द्वारा उत्पन्न होता है। ट्री गम का खाद्य, सौंदर्य प्रसाधन, और फार्मास्यूटिकल्स जैसे उद्योगों में व्यापक उपयोग होता है। हालांकि, इस विशेष गम के व्यावहारिक उपयोग कम हैं।

वास्तव में, उपयोग किए गए गम “भारतीय सरकार के लिए निपटाने में थोड़ा सिरदर्द” हैं, जैसा कि अध्ययन के संबंधित लेखक, यूनिवर्सिटी ऑफ ग्लासगो के जेम्स वाट स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के डॉ. जुन यंग चोंग ने कहा। उन्होंने जोड़ा:

“इस शोध के साथ, हमने इस गम से वास्तव में प्रभावशाली कुछ बनाने का तरीका खोजा है, एक बायोडिग्रेडेबल, पुनर्चक्रणीय बायोपॉलिमर बनाकर जो उल्लेखनीय प्रदर्शन सक्षम करता है और सुपरकैपेसिटर की उपयोगी आयु को नाटकीय रूप से बढ़ा सकता है।”

अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग सुपरकैपेसिटर के दीर्घकालिक प्रदर्शन को प्रभावित करता है। यह उनके धातु इलेक्ट्रोड के साथ अवांछित साइड रिएक्शन उत्पन्न करता है, जिससे समय के साथ पूर्ण चार्ज रखने की क्षमता घटती है।

फिर सुपरकैपेसिटर के जीवन के अंत में उन्हें बदलने, पुनर्चक्रण करने और निपटाने की समस्या आती है। यह इलेक्ट्रॉनिक कचरे की तेज़ी से बढ़ती समस्या में योगदान देता है, जो पर्यावरण और स्वास्थ्य के लिए गंभीर खतरे पैदा करता है।

इसलिए, टीम ने कोंडागोगु गम का उपयोग किया, जो Cochlospermum Gossypium या Kondagogu गम (KO) पेड़ की छाल द्वारा उत्पन्न एक पॉलीसैकेराइड (जटिल बायोमोलेक्यूल) है। शोधकर्ताओं ने इसे सोडियम एल्जिनेट के साथ मिलाकर ‘KS’ नामक स्पंज जैसी बायोपॉलिमर तैयार की।

इस बायोपॉलिमर को अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट में जोड़ने से कार्बन इलेक्ट्रोड पर एक सुरक्षा परत बन गई, जिसने इलेक्ट्रोड की शारीरिक क्षति को रोकने में मदद की। यह सुरक्षा आयन परिवहन प्रक्रिया को प्रभावित किए बिना प्रदान की गई, जिससे सुपरकैपेसिटर चार्ज और डिस्चार्ज कर सकता है।

सुधारित इलेक्ट्रोलाइट ने सुपरकैपेसिटर के प्रदर्शन को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाया।

“प्रयोगशाला में, हमने 30,000 चक्रों पर उत्कृष्ट प्रदर्शन दिखाया है। यदि हम एक दिन में एक चक्र चलाएँ, तो सुपरकैपेसिटर सैद्धांतिक रूप से 80 वर्षों से अधिक समय तक बिना महत्वपूर्ण प्रदर्शन हानि के चल सकता है, जिसका अर्थ है कि सुपरकैपेसिटर को उपकरणों में बहुत अधिक समय तक बदले बिना उपयोग किया जा सकता है।”

– डॉ. चोंग

यह शोध वास्तव में डॉ. चोंग के बैटरियों में बायो-वेस्ट के उपयोग पर चल रहे शोध पर आधारित है। उनके शोध ने ग्रेफाइट एनोड में जल में घुलनशील गम बाइंडर के उपयोग की प्रभावशीलता भी दर्शाई है, जो लिथियम-आयन बैटरियों में उपयोग होते हैं।

“लीथियम-आयन बैटरियों के लिए प्राकृतिक ग्रेफाइट एनोड के लिए जल-घुलनशील बायोवेस्ट गम बाइंडर” शोध प्रकाशित हुआ² पिछले गर्मियों में, जिसमें पारंपरिक पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (PVdF) को, जो पर्यावरणीय हानिकारक N-Methyl-2-pyrrolidone का उपयोग करता है, जल-घुलनशील बाइंडर से बदलने की बात की गई।

अध्ययन ने Cochlospermum gossypium पेड़ के गम से प्राप्त PVdF और जल-घुलनशील बायोवेस्ट (W-SB) बाइंडर का उपयोग करके प्राकृतिक ग्रेफाइट-आधारित एनोड की निर्माण प्रक्रिया का विवरण दिया। दोनों ने 10 wt% बाइंडर का उपयोग किया।

NG-W-SB इलेक्ट्रोड ने अच्छे यांत्रिक गुण दिखाए और साइक्लिंग के बाद संरचनात्मक अखंडता बनाए रखी, जिससे इलेक्ट्रोड पर कम चार्ज ट्रांसफर रेजिस्टेंस को बढ़ावा मिला। इसने पहले चक्र में उच्च करंट पीक दिखाए, जो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन में सुधार दर्शाता है, जबकि NG-PVdF इलेक्ट्रोड के थोड़ा कम पीक थे, जो 200 चक्रों के बाद क्षमता में गिरावट दिखाते हैं। वहीं NG-W-SB में अधिक स्थिर क्षमता प्रतिधारण है जो 360 चक्रों तक पहुँचता है।

“सामान्यतः, W-SB बाइंडर ने अत्यधिक सुधारित साइक्लिंग प्रतिधारण विशेषताएँ, तुलनीय दर क्षमताएँ, और कम इलेक्ट्रोड प्रतिरोध दिखाए, जिससे बायोवेस्ट (गम) को LIBs अनुप्रयोगों के लिए कार्यात्मक जल-घुलनशील बाइंडर के रूप में अपनाने का नया मार्ग खुला,” अध्ययन ने कहा।

डॉ. चोंग के एक अन्य शोध³ में “इको-फ्रेंडली मुलबेरी पेपर सुपरकैपेसिटर के लिए ऑर्गेनिक मैटेरियल-डेराइव्ड एक्टिवेटेड कार्बन” शामिल है, जहाँ एक्टिवेटेड कार्बन (AC) को ऑरेंज पील (OP), एक सामान्य कचरा, से तैयार किया गया, जिसे फिर मुलबेरी पेपर (MP) पर कोट किया गया, जो हाइड्रोफिलिसिटी, उच्च होलोसेल्यूलोज सामग्री, और सक्रिय सामग्री के साथ मजबूत बंधन दर्शाता है। यहाँ सुपरकैपेसिटर के लिए द्वि-कोटेड MP बनाने हेतु पॉली (3,4-एथिलीनडायऑक्सीथायोफीन) पॉलिस्टाइरीन सल्फोनेट (PEDOT:PSS) की एक और कोटिंग का उपयोग किया गया।

सुपरकैपेसिटर क्षेत्र में अन्य विकास

विभिन्न अनुप्रयोगों में सुपरकैपेसिटर की महत्वपूर्ण भूमिका को देखते हुए, विश्व भर के शोधकर्ता सक्रिय रूप से उनके प्रदर्शन को सुधारने के तरीकों की जांच कर रहे हैं।

कैपेसिटेंस सुधारने के लिए प्लाज़्मा उपचार

इस महीने की शुरुआत में, रूस के स्कोल्कोवो इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (Skoltech) के वैज्ञानिकों ने एक प्लाज़्मा उपचार का अनावरण किया जो सुपरकैपेसिटर की क्षमता को दोगुना कर सकता है।

अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ता, सहायक प्रोफेसर स्टैनिस्लाव एवलाशिन के अनुसार, टीम सुपरकैपेसिटर के प्रदर्शन को “उनके इलेक्ट्रोड में उपयोग किए जाने वाले कार्बन-आधारित सामग्री को संशोधित करके” सुधारने के तरीकों की खोज कर रही है।

सुपरकैपेसिटर द्वारा संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा बढ़ाने के दो तरीके हैं, जैसा कि एवलाशिन ने समझाया:

“या तो आप जटिल सतह डिज़ाइन द्वारा इलेक्ट्रोड की प्रभावी सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं या आप इलेक्ट्रोड के कार्बन सामग्री में विदेशी एटम जोड़ते हैं।”

उनके अध्ययन ने प्लाज़्मा उपचार के माध्यम से सुपरकैपेसिटर इलेक्ट्रोड के कार्बन सामग्री में विदेशी एटम जोड़ने के प्रभाव पर केंद्रित किया।

टीम ने कार्बन नैनोवॉल की कैपेसिटेंस पर प्लाज़्मा के छह विभिन्न रासायनिक संरचनाओं के प्रभाव का परीक्षण किया, लेकिन केवल नाइट्रोजन और आर्गन मिश्रण वाले प्लाज़्मा ने उल्लेखनीय सुधार दिखाया।

“हमने पाया कि पहले जो होता है वह यह है कि कार्बन नैनोवॉल संरचनाओं की वृद्धि के बाद बचा हुआ अमॉर्फस कार्बन साफ़ कर दिया जाता है। इसके बाद नई दोषों का निर्माण और कार्बन सामग्री संरचना में हेटेरोएटम का समावेश होता है। अमॉर्फस कार्बन, साथ ही नाइट्रोजन के हेटेरोएटम, प्सूडो-कैपेसिटेंस की उत्पत्ति में योगदान देते हैं।”

– एवलाशिन

इलेक्ट्रोड और सामग्री इंजीनियरिंग के माध्यम से प्रदर्शन को आगे बढ़ाना

इस सप्ताह, कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रो-क्रिस्टलीकरण अभिविन्यास⁴ और व्यापक तापमान ZHSCs या जिंक आयन सुपरकैपेसिटर के तहत सतह सक्रियण को इंजीनियर किया।

जैसा कि अध्ययन ने नोट किया, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए एनोड और कैथोड की क्षमता को मिलाना आवश्यक है। इसलिए, उन्होंने ZHSCs में इलेक्ट्रोड उपयोग को संतुलित करने के दो तरीके प्रस्तुत किए।

यह एनोड करंट कलेक्टर को कॉपर नैनोपार्टिकल्स से संशोधित करके डेंड्राइट निर्माण को कम करने को शामिल करता है, जिससे साइकिल जीवन बढ़ता है। दूसरी रणनीति इलेक्ट्रोलाइट प्रतिक्रिया के माध्यम से सक्रिय कार्बन कैथोड की क्षमता बढ़ाने की थी।

पूर्ण सेल ने 2 V तक 50,000 पूर्ण चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के बाद भी अपनी क्षमता का 84 % बरकरार रखा। वहीं, इसकी संचयी क्षमता 19.8 Ah cm⁻² थी, जो ZHSCs से अधिक है, जिससे यह डिवाइस डिज़ाइन “उच्च-धैर्य अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक” कहा गया, जिसमें अनइंटरप्टेबल पावर सप्लाई और ऊर्जा-संग्रहण प्रणालियाँ शामिल हैं जो बार-बार साइक्लिंग की मांग करती हैं।

वहीं, पिछले महीने के एक अध्ययन ने, सिफारिश की⁵ लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड की एनायनिक संरचना को संशोधित करके सुपरकैपेसिटर की ऊर्जा घनत्व और चार्ज संग्रह क्षमता को सुधारने के लिए।

इसके लिए, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड को LiCoO1.6(F0.8Cl0.2)0.4 में संशोधित किया गया, जिसने प्रभावशाली प्रदर्शन विशेषताएँ दिखाईं, जिसमें 512 F g⁻¹ की कैपेसिटेंस और 2 A g⁻¹ करंट डेंसिटी पर 4000 चक्रों के बाद 92 % से थोड़ा अधिक कूलॉम्बिक दक्षता शामिल है। संशोधित सामग्री की उच्च करंट दरों पर इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता और कम समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध, अध्ययन के अनुसार, “इसे सुपरकैपेसिटर प्रौद्योगिकी में भविष्य के उन्नयन के लिए एक महत्वपूर्ण उम्मीदवार बनाता है।”

अधिक ऊर्जा संग्रह के लिए प्लास्टिक सुपरकैपेसिटर

शोधकर्ता सुपरकैपेसिटर को सुधारने के लिए प्लास्टिक का उपयोग भी कर रहे हैं। UCLA के रसायनविद् विकसित किए टेक्सचरयुक्त, फर जैसी PEDOT नैनोफाइबर, जिनमें चार्ज संग्रहीत करने के लिए अधिक सतह क्षेत्र और उत्कृष्ट विद्युत चालकता है।

PEDOT या पॉली(3,4-एथिलीनडायऑक्सीथायोफीन) एक पारदर्शी और लचीली फिल्म है जिसे इलेक्ट्रॉनिक घटकों और फोटोग्राफिक फिल्म की सतहों पर स्थैतिक बिजली से बचाने के लिए लागू किया जाता है। ऊर्जा संग्रह के लिए इसकी संभावनाएँ सीमित हैं क्योंकि PEDOT सामग्री में बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए आवश्यक विद्युत चालकता और सतह क्षेत्र नहीं होता।

हालाँकि, एक नवाचारी विधि का उपयोग करके, रसायनविद् ने PEDOT की आकृति को सटीक रूप से नियंत्रित किया ताकि नैनोफाइबर उगाए जा सकें। वाष्प-चरण वृद्धि प्रक्रिया ने ऊर्ध्वाधर PEDOT नैनोफाइबर बनाए, जो ऊपर की ओर बढ़ते घने घास जैसे दिखते थे।

“सामग्री की अनूठी ऊर्ध्वाधर वृद्धि हमें पारंपरिक PEDOT की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा संग्रहीत करने वाले PEDOT इलेक्ट्रोड बनाने की अनुमति देती है।”

– संबंधित लेखक, UCLA सामग्री वैज्ञानिक महेर एल-कादी

टीम ने फिर PEDOT संरचनाओं का उपयोग करके एक सुपरकैपेसिटर बनाया, जिसने पारंपरिक PEDOT की तुलना में लगभग दस गुना अधिक चार्ज संग्रहीत किया और लगभग 100,000 चार्जिंग चक्रों तक टिकाया।

संबंधित लेखक, रिचर्ड कानर, जो रसायन विज्ञान, साथ ही सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के प्रोफेसर हैं, के अनुसार:

“हमारे इलेक्ट्रोड के असाधारण प्रदर्शन और टिकाऊपन से ग्राफीन PEDOT के सुपरकैपेसिटर में उपयोग की बड़ी संभावनाएँ दिखती हैं, जो हमारे समाज को ऊर्जा की जरूरतों को पूरा करने में मदद कर सकता है।”

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बेटरियों में सुपरकैपेसिटर जोड़कर चार्जिंग गति बढ़ाना

इन सभी शोधों के बीच, जर्मन ऑटोमेकर BMW ने भी सुपरकैपेसिटर के लिए पेटेंट दाखिल किया है जो हाइब्रिड रेस कारों को एक मिनट में चार्ज करेगा।

कंपनी बैटरियों में मोटरस्पोर्ट-विशिष्ट सुपरकैपेसिटर जोड़ने की संभावनाओं की खोज कर रही है ताकि चार्जिंग समय को काफी कम किया जा सके। आवेदन के अनुसार, 20 kWh से अधिक क्षमता वाले हाइब्रिड सुपरकार को मौजूदा बैटरी-आधारित प्रणाली के साथ जोड़ने से दोनों प्रणालियों के कुछ मुख्य नकारात्मक पहलुओं को दूर करने में मदद मिलेगी।

BMW का अनुमान है कि “जो ग्राहक ट्रैक पर वाहन चलाना चाहता है, उसके लिए यह छोटे व्यवधानों के साथ निरंतर शारीरिक सीमाओं पर ड्राइव करने का अवसर प्रदान कर सकता है।”

वहीं, इसका प्रतिस्पर्धी Volkswagen Group पहले से ही Lamborghini Sian में सुपरकैपेसिटर का उपयोग कर रहा है। सुपरकैपेसिटर विद्युत ऊर्जा संग्रहीत करता है, जिसे फिर इलेक्ट्रिक मोटर को दिया जाता है। Sian में गियरबॉक्स में निर्मित 25 kW मोटर है जो 577 kW 6.5‑लीटर V12 को e‑boost प्रदान करता है या कम गति पर पूरी तरह से बिजली पर चलाता है।

क्षेत्र में नवाचारी कंपनियां

वैश्विक सुपरकैपेसिटर बाजार का आकार अरबों डॉलर में है, जो सतत और ऊर्जा-कुशल ऊर्जा भंडारण समाधान की बढ़ती मांग से प्रेरित है। इसलिए, कई कंपनियां, जैसे Panasonic Corporation और Skeleton Technologies, तकनीक को सुधारने पर काम कर रही हैं।

इस क्षेत्र में एक प्रमुख नाम AVX Corporation है, जिसे 2020 में जापानी इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माता Kyocera Corporation ने अधिग्रहित किया, जिसके बाद AVX के सामान्य स्टॉक का NYSE पर ट्रेडिंग बंद हो गया। Kyocera के स्टॉक, वहीं, OTC मार्केट (KYOCF:OTCPK) में $10.70 पर ट्रेड हो रहे हैं, जिससे इसका मार्केट कैप $15.85 बिलियन है। यह 3.12 % का डिविडेंड यील्ड देता है।

KEMET Corporation भी उच्च-प्रदर्शन क्षमताओं वाले सुपरकैपेसिटर की विस्तृत श्रृंखला प्रदान करने के लिए जाना जाता है, जिन्हें DC सर्किट में लागू करने पर द्वितीयक बैटरियों के रूप में उपयोग किया जा सकता है। उसकी आधिकारिक वेबसाइट के अनुसार, ये उपकरण कम वोल्टेज, DC होल्ड‑अप अनुप्रयोगों में सबसे उपयुक्त हैं। मूल रूप से एक अमेरिकी कंपनी जो 1990 में NYSE पर सार्वजनिक हुई, KEMET को 2020 में ताइवान की कंपनी Yageo Corporation ने अधिग्रहित किया।

Maxwell Technologies अल्ट्राकैपेसिटर का एक और प्रमुख निर्माता है। Tesla (TSLA ) ने इसे 2019 में अधिग्रहित किया, लेकिन 2021 में इसे UCAP Power को बेच दिया। Maxwell को बेचने के बावजूद, $817.34 बिलियन मार्केट कैप वाला EV और बैटरी निर्माता ने अपनी ड्राई इलेक्ट्रोड निर्माण प्रक्रिया को बरकरार रखा, जो उसकी कैपेसिटर तकनीक पर आधारित है। TSLA शेयर वर्तमान में YTD में 37 % से अधिक गिरावट के साथ $248.80 पर ट्रेड हो रहे हैं।

फिर ऑस्ट्रेलिया-आधारित CAP-XX है, जो उपभोक्ता हैंडहेल्ड डिवाइस, वाणिज्यिक और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स, और स्वच्छ ऊर्जा अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए पतले, प्रिज़्मैटिक सुपरकैपेसिटर बनाती है। यह लंदन स्टॉक एक्सचेंज AIM मार्केट में सूचीबद्ध है।

CAP-XX के सुपरकैपेसिटर उच्च ऊर्जा घनत्व, उच्च सेल वोल्टेज, और अत्यंत कम लीकेज करंट का दावा करते हैं। उनके सुपरकैपेसिटर की मदद से निर्माताओं को बैटरी का आकार, वजन, और लागत, साथ ही शामिल घटकों की संख्या और लागत, और उनका पर्यावरणीय प्रभाव कम करने में मदद मिलती है।

निष्कर्ष

जबकि बैटरियों ने प्रमुखता हासिल की है, सुपरकैपेसिटर गति पकड़ रहे हैं क्योंकि वे वैश्विक ऊर्जा पारिस्थितिकी तंत्र के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक बन रहे हैं। अंततः, वे उच्च दक्षता, लंबी साइकिल लाइफ, और त्वरित पावर डिलीवरी प्रदान कर सकते हैं।

वर्तमान में, सुपरकैपेसिटर ऊर्जा भंडारण क्षेत्र में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, नवीकरणीय ऊर्जा स्मूदिंग, हाइब्रिड EVs, और बैकअप पावर जैसे अनुप्रयोगों में पूरक हैं, जिन्हें तेज़ चार्ज‑डिस्चार्ज चक्र और लंबी संचालन आयु की आवश्यकता होती है।

इसलिए, सुपरकैपेसिटर का व्यापक अपनाना अभी भी लागत, सामग्री, और पर्यावरणीय चिंताओं द्वारा सीमित है। हालांकि, ट्री गम-आधारित बायोपॉलिमर जैसी विधियां इन चुनौतियों को हल कर रही हैं, जो सुपरकैपेसिटर के लिए एक आशाजनक भविष्य की ओर संकेत करती हैं। फिर भी, व्यावसायीकरण में समय लगेगा, लेकिन एक बार यह बढ़ेगा, तो सुपरकैपेसिटर मुख्यधारा बन सकते हैं और सतत ऊर्जा प्रणालियों में एक प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं।

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उल्लेखित अध्ययन:

1. ​Lee, S., Park, J. Y., Yoon, H., Park, J., Lee, J., Hwang, B., Padil, V. V. T., Cheong, J. Y., & Yun, T. G. (2025). बायोपॉलिमर संयुग्मित इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव द्वारा सक्षम स्थिर इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस के साथ दीर्घकालिक सुपरकैपेसिटर. Energy Storage Materials, 67, 104195. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104195

2. Chang, J. H., Pin, M. W., Msalilwa, L. R., Shin, S. H., Han, C., Yu, H., Chandio, Z. A., Padil, V. V. T., Kim, Y., & Cheong, J. Y. (2024). लिथियम-आयन बैटरियों के लिए प्राकृतिक ग्रेफाइट एनोड के लिए जल-घुलनशील बायोवेस्ट गम बाइंडर. Journal of Electroanalytical Chemistry, 967, 118467. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2024.118467

3. Han, Y., Yoon, H., Cheong, J. Y., & Hwang, B. (2025). इको-फ्रेंडली मुलबेरी पेपर सुपरकैपेसिटर के लिए ऑर्गेनिक मैटेरियल-डेराइव्ड एक्टिवेटेड कार्बन. International Journal of Energy Research, 2025, 8791702. https://doi.org/10.1155/er/8791702

4. Yao, L., Koripally, N., Shin, C., et al. (2025). वाइड-टेम्परेचर जिंक आयन सुपरकैपेसिटर में इलेक्ट्रो-क्रिस्टलीकरण अभिविन्यास और सतह सक्रियण का इंजीनियरिंग. Nature Communications, 16, 3597. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58857-5

5. Hashemzadeh, S. M., Khorshidi, A., & Arvand, M. (2025). उच्च-प्रदर्शन सुपरकैपेसिटर में उपयोग के लिए लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड में एनायन इंजीनियरिंग. Scientific Reports, 15, 10064. https://doi.org/10.1038/s41598-025-95338-7