जर्मनी में फ्राउन्होफर इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक शास्त्रीय बैटरी के विकल्प के रूप में इलेक्ट्रिक बैटरी के क्षेत्र में गंभीर विकास कार्य कर रहे हैं। रेडॉक्स प्रवाह प्रौद्योगिकी के साथ, बिजली के भंडारण की प्रक्रिया वास्तव में मौलिक रूप से अलग है ...

बैटरी, जिसे ईंधन के रूप में तरल के साथ चार्ज किया जाता है, को गैसोलीन या डीजल इंजन के साथ कार में डाला जाता है। यह यूटोपियन लग सकता है, लेकिन जर्मनी के Pfinztal में Fraunhofer Institute के Jens Noack के लिए, यह वास्तव में रोजमर्रा की जिंदगी है। 2007 के बाद से, जिस विकास टीम में वह शामिल है वह रिचार्जेबल बैटरी के इस विदेशी रूप को पूरे जोरों पर विकसित कर रही है। वास्तव में, फ्लो-थ्रू या तथाकथित फ्लो-थ्रू रिडॉक्स 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 रिक्त स्थान में से प्रत्येक, एक विशिष्ट इलेक्ट्रोलाइट युक्त जलाशय से जुड़ा हुआ है। पदार्थों की प्रवृत्ति के कारण रासायनिक रूप से एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए, प्रोटॉन झिल्ली के माध्यम से एक इलेक्ट्रोलाइट से दूसरे में जाते हैं, और इलेक्ट्रॉनों को दो भागों से जुड़े एक वर्तमान उपभोक्ता के माध्यम से निर्देशित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक विद्युत प्रवाह होता है। एक निश्चित समय के बाद, दो टैंकों को सूखा और ताजा इलेक्ट्रोलाइट से भर दिया जाता है, और एक चार्जिंग स्टेशनों पर "पुनर्नवीनीकरण" किया जाता है।

हालांकि यह सब बहुत अच्छा लग रहा है, दुर्भाग्य से कारों में इस प्रकार की बैटरी के व्यावहारिक उपयोग के लिए अभी भी कई बाधाएं हैं। वैनेडियम इलेक्ट्रोलाइट के साथ एक रेडॉक्स बैटरी की ऊर्जा घनत्व केवल 30 प्रति किलोग्राम की सीमा में है, जो मोटे तौर पर एक लीड-एसिड बैटरी से मेल खाती है। रेडॉक्स तकनीक के वर्तमान स्तर पर 16 kWh की क्षमता वाली आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी के रूप में ऊर्जा की समान मात्रा को संरक्षित करने के लिए, बैटरी को 500 लीटर इलेक्ट्रोलाइट की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, संपूर्ण परिधि, निश्चित रूप से, जिसका आयतन भी बड़ा है - बीयर 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। हालांकि, जेन्स नैक आशावादी है, क्योंकि इस क्षेत्र में विकास अभी शुरू हो रहे हैं और संभावनाएं आशाजनक हैं। प्रयोगशाला में, तथाकथित वैनेडियम पॉलीसल्फ़ाइड ब्रोमाइड बैटरी 70 प्रति किलोग्राम की ऊर्जा घनत्व प्राप्त करती है, और वर्तमान में उपयोग की जाने वाली निकल धातु हाइड्राइड बैटरी के आकार में तुलनीय है। टोयोटा प्रियस।

इससे टैंकों की आवश्यक मात्रा आधी हो जाती है। अपेक्षाकृत सरल और सस्ती चार्जिंग प्रणाली के लिए धन्यवाद (दो पंप नए इलेक्ट्रोलाइट को पंप करते हैं, दो चूसना इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करते हैं), सिस्टम को 100 किमी की रेंज प्रदान करने के लिए दस मिनट में चार्ज किया जा सकता है। यहां तक ​​कि फास्टला सिस्टम जैसे टेस्ला रोडस्टर में पिछले छह बार लंबे समय तक इस्तेमाल किया गया।

इस मामले में, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि कई कार कंपनियों ने संस्थान के अनुसंधान की ओर रुख किया, और बाडेन-वुर्टेमबर्ग राज्य ने विकास के लिए 1,5 मिलियन यूरो आवंटित किए। हालांकि, मोटर वाहन प्रौद्योगिकी चरण तक पहुंचने में समय लगेगा। “इस प्रकार की बैटरी स्थिर विद्युत प्रणालियों के साथ पूरी तरह से काम कर सकती है और हम पहले से ही बुंदेसवेहर के लिए प्रायोगिक स्टेशन बना रहे हैं। हालांकि, इलेक्ट्रिक वाहनों के क्षेत्र में, यह तकनीक लगभग दस वर्षों में कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त होगी, ”नैक ने कहा।

फ्लो-थ्रू रिडॉक्स बैटरी के उत्पादन के लिए विदेशी सामग्रियों की आवश्यकता नहीं होती है। ईंधन कोशिकाओं या पॉलिमर जैसे लिथियम आयन बैटरी में उपयोग किए जाने वाले प्लैटिनम जैसे महंगे उत्प्रेरक की आवश्यकता नहीं है। प्रयोगशाला प्रणालियों की उच्च लागत, 2000 यूरो प्रति किलोवाट बिजली तक पहुंचने, केवल इस तथ्य के कारण है कि वे एक-एक-तरह के हैं और हाथ से बने हैं।

इस बीच, संस्थान के विशेषज्ञ अपने स्वयं के पवन ऊर्जा संयंत्र के निर्माण की योजना बना रहे हैं, जहां चार्जिंग प्रक्रिया, अर्थात् इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग होगा। रेडॉक्स प्रवाह के साथ, यह प्रक्रिया हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के लिए पानी के इलेक्ट्रोलिसिस की तुलना में अधिक कुशल है और ईंधन कोशिकाओं में उनका उपयोग - तत्काल बैटरी चार्जिंग के लिए उपयोग की जाने वाली बिजली का 75 प्रतिशत प्रदान करती है।

हम चार्जिंग स्टेशनों की कल्पना कर सकते हैं, जो इलेक्ट्रिक वाहनों के पारंपरिक चार्ज के साथ-साथ बिजली व्यवस्था के चरम भार के खिलाफ बफर के रूप में काम करते हैं। आज, उदाहरण के लिए, उत्तरी जर्मनी में कई पवन टरबाइनों को हवा के बावजूद बंद करना पड़ता है, क्योंकि वे अन्यथा ग्रिड को ओवरलोड कर देंगे।

जहां तक ​​सुरक्षा का सवाल है, कोई खतरा नहीं है। “जब आप दो इलेक्ट्रोलाइट्स मिलाते हैं, तो एक रासायनिक शॉर्ट सर्किट होता है जो गर्मी देता है और तापमान 80 डिग्री तक बढ़ जाता है, लेकिन कुछ और नहीं होता है। बेशक, अकेले तरल पदार्थ सुरक्षित नहीं हैं, लेकिन न तो गैसोलीन और डीजल हैं। रेडॉक्स बैटरियों के प्रवाह की क्षमता के बावजूद, फ़्राँहोफ़र इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं ने लिथियम आयन तकनीक विकसित करने के काम में भी कड़ी मेहनत की है ...

पाठ: अलेक्जेंडर बलोच

रेडॉक्स प्रवाह बैटरी

Redox-flow बैटरी वास्तव में एक पारंपरिक बैटरी और ईंधन सेल के बीच का अंतर है। दो इलेक्ट्रोलाइट्स के बीच बातचीत के कारण बिजली प्रवाहित होती है - एक कोशिका के सकारात्मक ध्रुव से जुड़ी होती है और दूसरी नकारात्मक से। इस मामले में, एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन (ऑक्सीकरण) देता है, और दूसरा उन्हें (कमी) प्राप्त करता है, इसलिए डिवाइस का नाम। जब संतृप्ति का एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाता है, तो प्रतिक्रिया बंद हो जाती है और चार्जिंग इलेक्ट्रोलाइट्स को नए सिरे से बदलने में होते हैं। रिवर्स प्रक्रिया का उपयोग करके श्रमिकों को पुनर्प्राप्त किया जाता है।

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