बहती हुई बैटरी: कृपया मेरे लिए इलेक्ट्रॉन डालें!
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बहती हुई बैटरी: कृपया मेरे लिए इलेक्ट्रॉन डालें!

बहती हुई बैटरी: कृपया मेरे लिए इलेक्ट्रॉन डालें!

जर्मनी में फ्राउनहोफ़र इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक शास्त्रीय बैटरियों के विकल्प के रूप में इलेक्ट्रिक बैटरियों के क्षेत्र में गंभीर विकास कार्य कर रहे हैं। रेडॉक्स फ्लो तकनीक के साथ, बिजली भंडारण की प्रक्रिया वास्तव में मौलिक रूप से भिन्न है...

ईंधन के रूप में तरल पदार्थ से चार्ज की जाने वाली बैटरियों को गैसोलीन या डीजल इंजन वाली कार में डाला जाता है। यह काल्पनिक लग सकता है, लेकिन जर्मन शहर पफिन्ज़टल में फ्राउनहोफ़र इंस्टीट्यूट के जेन्स नोएक के लिए, यह वास्तव में रोजमर्रा की जिंदगी है। 2007 से, वह जिस विकास टीम का हिस्सा हैं, वह रिचार्जेबल बैटरी के इस विदेशी रूप को विकसित करने में पूरे जोरों पर है। वास्तव में, फ्लो या तथाकथित रेडॉक्स फ्लो बैटरी का विचार मुश्किल नहीं है, और इस क्षेत्र में पहला पेटेंट 1949 का है। एक झिल्ली (ईंधन कोशिकाओं के समान) द्वारा अलग किए गए दो सेल स्थानों में से प्रत्येक एक विशिष्ट इलेक्ट्रोलाइट युक्त जलाशय से जुड़ा होता है। पदार्थों की एक-दूसरे के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करने की प्रवृत्ति के कारण, प्रोटॉन झिल्ली के माध्यम से एक इलेक्ट्रोलाइट से दूसरे में गुजरते हैं, और इलेक्ट्रॉनों को दो भागों से जुड़े वर्तमान सिंक के माध्यम से भेजा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है। एक निश्चित समय के बाद, दोनों टैंकों को सूखा दिया जाता है और ताजा इलेक्ट्रोलाइट से भर दिया जाता है, और इस्तेमाल किए गए टैंक को चार्जिंग स्टेशनों पर "पुनर्नवीनीकरण" किया जाता है।

जबकि यह सब बहुत अच्छा लग रहा है, दुर्भाग्य से कारों में इस प्रकार की बैटरी के व्यावहारिक उपयोग में अभी भी कई बाधाएँ हैं। एक वैनेडियम इलेक्ट्रोलाइट रेडॉक्स बैटरी की ऊर्जा घनत्व केवल 30 Wh प्रति किलोग्राम की सीमा में है, जो लगभग लीड एसिड बैटरी के समान है। आधुनिक 16 kWh लिथियम-आयन बैटरी के समान ऊर्जा को स्टोर करने के लिए, रेडॉक्स तकनीक के वर्तमान स्तर पर, बैटरी को 500 लीटर इलेक्ट्रोलाइट की आवश्यकता होगी। प्लस सभी बाह्य उपकरणों, निश्चित रूप से, जिसकी मात्रा भी बड़ी है - एक बियर बॉक्स की तरह एक किलोवाट की शक्ति प्रदान करने के लिए आवश्यक एक पिंजरा।

ऐसे पैरामीटर कारों के लिए उपयुक्त नहीं हैं, यह देखते हुए कि लिथियम-आयन बैटरी प्रति किलोग्राम चार गुना अधिक ऊर्जा संग्रहीत करती है। हालाँकि, जेन्स नोआक आशावादी हैं, क्योंकि इस क्षेत्र में विकास अभी उभर रहा है और संभावनाएं आशाजनक हैं। प्रयोगशाला में, तथाकथित वैनेडियम पॉलीसल्फाइड-ब्रोमाइड बैटरियां 70 Wh प्रति किलोग्राम की ऊर्जा घनत्व प्राप्त करती हैं और वर्तमान में टोयोटा प्रियस में उपयोग की जाने वाली निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरियों के आकार में तुलनीय हैं।

इससे टैंकों की आवश्यक मात्रा आधी हो जाती है। अपेक्षाकृत सरल और सस्ती चार्जिंग प्रणाली (दो पंप नए इलेक्ट्रोलाइट को पंप करते हैं, दो प्रयुक्त इलेक्ट्रोलाइट को बाहर निकालते हैं) के लिए धन्यवाद, सिस्टम को 100 किमी की रेंज प्रदान करने के लिए दस मिनट में चार्ज किया जा सकता है। यहां तक ​​कि टेस्ला रोडस्टर में इस्तेमाल किया गया फास्ट चार्जिंग सिस्टम भी छह गुना अधिक समय तक चलता है।

इस मामले में, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि कई मोटर वाहन कंपनियां संस्थान के शोध में बदल गईं, और बाडेन-वुर्टेमबर्ग राज्य ने विकास के लिए 1,5 मिलियन यूरो आवंटित किए। हालांकि, ऑटोमोटिव टेक्नोलॉजी चरण तक पहुंचने में अभी भी समय लगेगा। "इस प्रकार की बैटरी स्थिर बिजली प्रणालियों के साथ बहुत अच्छी तरह से काम कर सकती है, और हम पहले से ही बुंडेसवेहर के लिए प्रायोगिक स्टेशन बना रहे हैं। हालांकि, इलेक्ट्रिक वाहनों के क्षेत्र में, यह तकनीक लगभग दस वर्षों में लागू होने के लिए उपयुक्त होगी," नोआक ने कहा।

रेडॉक्स फ्लो बैटरियों के निर्माण के लिए विदेशी सामग्रियों की आवश्यकता नहीं होती है। ईंधन कोशिकाओं में उपयोग किए जाने वाले प्लैटिनम जैसे महंगे उत्प्रेरक या लिथियम-आयन बैटरी जैसे पॉलिमर की आवश्यकता नहीं होती है। प्रयोगशाला प्रणालियों की उच्च लागत, जो 2000 यूरो प्रति किलोवाट बिजली तक पहुंचती है, केवल इस तथ्य के कारण है कि वे एकल हैं और हाथ से बनाई गई हैं।

इस बीच, संस्थान के विशेषज्ञ अपना स्वयं का पवन फार्म बनाने की योजना बना रहे हैं, जहां चार्जिंग प्रक्रिया, यानी इलेक्ट्रोलाइट का निपटान होगा। रेडॉक्स प्रवाह के साथ, यह प्रक्रिया पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में इलेक्ट्रोलाइजिंग और ईंधन कोशिकाओं में उपयोग करने से अधिक कुशल है - तत्काल बैटरी चार्ज करने के लिए उपयोग की जाने वाली बिजली का 75 प्रतिशत प्रदान करती है।

हम ऐसे चार्जिंग स्टेशनों की कल्पना कर सकते हैं, जो इलेक्ट्रिक वाहनों की सामान्य चार्जिंग के साथ-साथ, पावर ग्रिड के चरम भार के खिलाफ बफर के रूप में काम करेंगे। आज, उदाहरण के लिए, उत्तरी जर्मनी में कई पवन टरबाइनों को हवा के बावजूद बंद कर देना चाहिए, अन्यथा वे ग्रिड पर अधिभार डाल देंगे।

जहां तक ​​सुरक्षा की बात है तो यहां कोई खतरा नहीं है. “जब आप दो इलेक्ट्रोलाइट्स मिलाते हैं तो एक रासायनिक 'शॉर्ट सर्किट' होता है जो गर्मी उत्पन्न करता है और तापमान 80 डिग्री तक चला जाता है लेकिन कुछ और नहीं होता है। बेशक, कुछ तरल पदार्थ असुरक्षित हैं, लेकिन गैसोलीन और डीजल भी असुरक्षित हैं। रेडॉक्स फ्लो बैटरियों की क्षमता के बावजूद, फ्राउनहोफर इंस्टीट्यूट के शोधकर्ता भी लिथियम-आयन प्रौद्योगिकियों को विकसित करने में कड़ी मेहनत कर रहे हैं...

पाठ: अलेक्जेंडर बलोच

बैटरी रिडॉक्स प्रवाह

रेडॉक्स फ्लो बैटरी वास्तव में एक पारंपरिक बैटरी और ईंधन सेल के बीच एक क्रॉस है। दो इलेक्ट्रोलाइट्स के बीच परस्पर क्रिया के कारण विद्युत प्रवाहित होता है - एक सेल के सकारात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है और दूसरा नकारात्मक से। इस मामले में, एक सकारात्मक रूप से आवेशित आयन (ऑक्सीकरण) देता है, और दूसरा उन्हें (कमी) प्राप्त करता है, इसलिए डिवाइस का नाम। जब संतृप्ति का एक निश्चित स्तर पहुंच जाता है, तो प्रतिक्रिया बंद हो जाती है और चार्जिंग में इलेक्ट्रोलाइट्स को नए सिरे से बदलना शामिल होता है। श्रमिकों को रिवर्स प्रक्रिया का उपयोग करके बहाल किया जाता है।

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