नई बैटरी प्रौद्योगिकी अक्षय ऊर्जा भंडारण को बढ़ावा दे सकती है

स्रोत: इंजीनियरिंग.कोलुम्बिया.डू

पवन और सौर जैसे अक्षय ऊर्जा स्रोत हमारे ग्रह को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं, लेकिन वे एक बड़ी चुनौती के साथ आते हैं: वे हमेशा जरूरत पड़ने पर शक्ति उत्पन्न नहीं करते हैं। उनमें से अधिकांश को बनाने के लिए, हमें अपने द्वारा उत्पादित ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए कुशल और सस्ती तरीकों की आवश्यकता है, इसलिए हमारे पास तब भी शक्ति है जब हवा बह रही नहीं है या सूरज चमक नहीं रहा है।

कोलंबिया इंजीनियरिंग सामग्री वैज्ञानिकों को नई प्रकार की बैटरी विकसित करने पर ध्यान केंद्रित किया गया है ताकि हम नवीकरणीय ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं। नेचर कम्युनिकेशंस द्वारा 5 सितंबर को प्रकाशित एक नए अध्ययन में, टीम ने K-NA\/S बैटरी का उपयोग किया, जो कि सस्ती, आसानी से पाए जाने वाले तत्वों -- पोटेशियम (k) और सोडियम (NA) को मिलाते हैं, साथ में सल्फर (s) -- को कम-तट, उच्च-ऊर्जा भंडारण के लिए उच्च-ऊर्जा समाधान बनाने के लिए।

"यह महत्वपूर्ण है कि हम इन बैटरी संचालित होने के समय की लंबाई का विस्तार करने में सक्षम हों, और हम उन्हें आसानी से और सस्ते में निर्माण कर सकते हैं," टीम के नेता युआन यांग, कोलंबिया इंजीनियरिंग में एप्लाइड फिजिक्स और गणित विभाग में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर ने कहा। "अक्षय ऊर्जा को अधिक विश्वसनीय बनाने से हमारी ऊर्जा ग्रिड को स्थिर करने में मदद मिलेगी, जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को कम किया जाएगा, और हम सभी के लिए अधिक टिकाऊ ऊर्जा भविष्य का समर्थन होगा।"

नया इलेक्ट्रोलाइट K-NA\/S बैटरी स्टोर में मदद करता है और ऊर्जा को अधिक कुशलता से जारी करता है

There are two major challenges with K-Na/S batteries: they have a low capacity because the formation of inactive solid K2S2 and K2S blocks the diffusion process and their operation requires very high temperatures (>250 OC) जिसे जटिल थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है, इस प्रकार प्रक्रिया की लागत बढ़ जाती है। पिछले अध्ययनों ने ठोस अवक्षेप और कम क्षमता के साथ संघर्ष किया है और इस प्रकार की बैटरी को बेहतर बनाने के लिए एक नई तकनीक के लिए खोज की गई है।

यांग के समूह ने बैटरी स्टोर और ऊर्जा को जारी करने में मदद करने के लिए एक नया इलेक्ट्रोलाइट, एसिटामाइड और ol-caprolactam का एक विलायक विकसित किया। यह इलेक्ट्रोलाइट K2S2 और K2s को भंग कर सकता है, जिससे मध्यवर्ती-तापमान K\/S बैटरी के ऊर्जा घनत्व और बिजली घनत्व को बढ़ाया जा सकता है। इसके अलावा, यह बैटरी को पिछले डिजाइनों की तुलना में बहुत कम तापमान (लगभग 75 डिग्री) पर संचालित करने में सक्षम बनाता है, जबकि अभी भी लगभग अधिकतम संभव ऊर्जा भंडारण क्षमता प्राप्त कर रहा है।

"हमारा दृष्टिकोण लगभग सैद्धांतिक निर्वहन क्षमताओं और विस्तारित चक्र जीवन को प्राप्त करता है। यह इंटरमीडिएट-टेम्परेचर के\/एस बैटरी के क्षेत्र में बहुत रोमांचक है," अध्ययन के सह-प्रथम लेखक ज़ेनघो यांग, यांग के साथ एक पीएचडी छात्र ने कहा।

एक स्थायी ऊर्जा का मार्गy भविष्य

यांग का समूह कोलंबिया इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी सेंटर (सीईईसी) से संबद्ध है, जो ग्राउंडब्रेकिंग तकनीक की खोज और व्यावसायीकरण में तेजी लाने के लिए एक मल्टीस्केल दृष्टिकोण लेता है। सीईईसी स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंस के संकाय और शोधकर्ताओं से जुड़ता है, जो इलेक्ट्रॉनों से लेकर उपकरणों तक के हितों के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा का अध्ययन करते हैं। इसकी उद्योग भागीदारी इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण में सफलताओं की प्राप्ति को सक्षम करती है।

पैमाने पर योजना बनाना

जबकि टीम वर्तमान में छोटी, सिक्के के आकार की बैटरी पर केंद्रित है, उनका लक्ष्य अंततः इस तकनीक को बड़ी मात्रा में ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए स्केल करना है। यदि वे सफल होते हैं, तो ये नई बैटरी कम सूर्य या हवा के समय के दौरान भी, अक्षय स्रोतों से एक स्थिर और विश्वसनीय बिजली की आपूर्ति प्रदान कर सकती हैं। टीम अब इलेक्ट्रोलाइट रचना के अनुकूलन पर काम कर रही है।