सब-जीरो स्थितियों के लिए उन्नत बैटरी प्रौद्योगिकी: भारतीय वैज्ञानिकों की सफलता

हाल ही में, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय ने बैटरी प्रौद्योगिकी में एक उल्लेखनीय प्रगति को रेखांकित किया जो हिमालय जैसे अलग-थलग, कम आय वाले क्षेत्रों में ऊर्जा समाधानों को बदल सकती है। अत्यधिक ठंड में प्रभावी ढंग से काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया, जहाँ पारंपरिक बैटरियाँ अक्सर विफल हो जाती हैं, यह विकास एक मजबूत कैथोड उत्प्रेरक और एक एंटी-फ़्रीज़िंग इलेक्ट्रोलाइट सहित Zn-एयर बैटरी पर केंद्रित है।

प्रभावी ऊर्जा भंडारण में कठिनाई

आज की बढ़ती ऊर्जा खपत की दुनिया में स्वच्छ और नवीकरणीय संसाधनों का दोहन कुशल ऊर्जा भंडारण पर निर्भर करता है। हालाँकि वे कुछ हद तक आम हैं, पारंपरिक लिथियम-आयन (ली-आयन) बैटरियों में उनके भारी कैथोड पदार्थों, जैसे लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड और लिथियम आयरन फॉस्फेट के कारण उनके ऊर्जा घनत्व में प्रतिबंध हैं।

धातु-वायु बैटरियाँ: उनका प्रचार

आशाजनक विकल्प धातु-वायु बैटरियाँ हैं।  हवा से ऑक्सीजन को कैथोड के रूप में उपयोग करके भारी कैथोड सामग्री के लिए लिथियम, सोडियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, जस्ता और लोहे जैसी हल्की धातुओं को प्रतिस्थापित करके, ये बैटरियां ऊर्जा घनत्व को बहुत बढ़ा देती हैं। यह रचनात्मकता कम कार्बन पदचिह्न, नवीकरणीय ऊर्जा समाधानों की विश्वव्यापी आवश्यकता को पूरा करती है।

तकनीकी कठिनाइयों से ऊपर उठना

कम ऊर्जा उत्पादन दर और बहु-चरण इंटरफेस पर बड़ी ओवरपोटेंशियल दो बाधाएं हैं जिन्हें धातु-वायु बैटरियों को अपनी क्षमता के बावजूद दूर करना होगा। शोधकर्ता इन समस्याओं से निपटने में मदद करने के लिए उच्च दक्षता वाले विषम उत्प्रेरक बना रहे हैं। सामग्री की खपत को कम करके, डिजाइन को सुव्यवस्थित करके, ऊर्जा उपयोग को अनुकूलित करके और डिवाइस एकीकरण को बढ़ावा देकर, ऑक्सीजन की कमी, ऑक्सीजन विकास और हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रियाओं को तेज करने में सक्षम बहुक्रियाशील उत्प्रेरक एक साथ समाधान प्रस्तुत करते हैं।

भारतीय विद्वानों द्वारा नवाचार

सीएसआईआर-सीएमईआरआई, दुर्गापुर के डीएसटी इंस्पायर फैकल्टी फेलो डॉ. अनिरुद्ध कुंडू के नेतृत्व वाली अग्रणी टीम ने इस क्षेत्र में उल्लेखनीय प्रगति की है।  इन-सीटू ग्रोइंग दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, उन्होंने आयरन कार्बाइड (Fe3C) नैनोकणों और कोबाल्ट-आयरन मिश्र धातु (CoFe) कैथोड सामग्री को संयोजित किया। इससे उत्पन्न होने वाली हाइब्रिड संरचना नाइट्रोजन-डोप्ड कार्बन शीट पर अंतर्निहित है, इसलिए कैथोड के उत्प्रेरक प्रदर्शन और स्थायित्व में सुधार होता है।

उपयोगी नोट्स

निर्दिष्ट Co0.7Fe0.3/Fe3C कैथोड के साथ, अध्ययन दल ने प्रभावी रूप से एक तरल-अवस्था Zn-एयर बैटरी का उत्पादन किया। यह बैटरी विकास प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ ऑक्सीजन की कमी को भी तेज करती है। सॉलिड-स्टेट Zn-एयर बैटरियों के लिए, उप-शून्य तापमान पर भी प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए एक पारदर्शी, लचीला, स्थिर PVA-CMC-आधारित जेल इलेक्ट्रोलाइट भी बनाया गया था। विशेष रूप से अलग-थलग और मांग वाले परिवेश में, ये विकास उपयोगी उद्देश्यों के लिए शानदार अवसर पैदा करते हैं।

प्रकाशन और भविष्य की दिशाएँ

एडवांस्ड फंक्शनल मटीरियल्स नामक पत्रिका में प्रकाशित, परिणाम इस पोर्टेबल, लचीले, हल्के वजन वाले उपकरण की संभावनाओं को उजागर करते हैं।  यह बैटरी तकनीक कई तरह के उपयोगकर्ताओं के लिए विश्वसनीय ऊर्जा समाधान प्रदान करती है – जिसमें नियमित ग्राहक और प्रतिकूल वातावरण में काम करने वाले सैन्य कर्मी शामिल हैं। यह प्रगति दूर-दराज के स्थानों में ऊर्जा स्वतंत्रता की अनुमति देकर टिकाऊ और मजबूत ऊर्जा समाधानों की दिशा में एक बड़ा कदम दर्शाती है।

समाधान

विशेष रूप से दूर और प्रतिकूल परिस्थितियों में उपयोग के लिए, यह नवीन Zn-air बैटरी तकनीक ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में एक महान विकास प्रदान करती है। उच्च-प्रदर्शन सामग्री और रचनात्मक डिजाइन तकनीकों ने संयुक्त रूप से एक मजबूत और प्रभावी ऊर्जा समाधान तैयार किया है जो टिकाऊ ऊर्जा भंडारण और उपयोग की बढ़ती जरूरतों को पूरा करने के लिए तैयार है।

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