ચીની સંશોધકોએ લાંબા સમય સુધી ચાલતી, પર્યાવરણને અનુકૂળ જલીય બેટરી બનાવી

કોર પર એક તટસ્થ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ

આ ડિઝાઇન મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ ક્ષારમાંથી બનેલા pH-તટસ્થ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પર કેન્દ્રિત છે. આ પ્રમાણભૂત જલીય બેટરી રસાયણશાસ્ત્રથી અલગ છે, જે ઘણીવાર મજબૂત એસિડિક અથવા આલ્કલાઇન દ્રાવણ પર આધાર રાખે છે. તે દ્રાવણ ઇલેક્ટ્રોડને કાટ કરે છે અને સમય જતાં તૂટી જાય છે. તટસ્થ અભિગમ બંને સમસ્યાઓને ટાળે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ 7 ના pH પર બેસે છે, જે સ્વચ્છ પાણીના pH ની નજીક છે.

તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટને યોગ્ય ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી સાથે જોડવાનું મુખ્ય પડકાર હતું. ટીમે મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ આયનોને હોસ્ટ કરવા માટે રચાયેલ સહસંયોજક કાર્બનિક પોલિમર ઇલેક્ટ્રોડ વિકસાવ્યો. પોલિમર કઠોર, મધપૂડા જેવી પરમાણુ રચનાનો ઉપયોગ કરે છે. તે રચના પાણી આધારિત રસાયણશાસ્ત્રમાં અધોગતિ સામે સક્રિય સંયોજનને સ્થિર કરે છે. પરીક્ષણમાં, કોષે પ્રતિ ગ્રામ 112.8 મિલિએમ્પ-કલાકની ચોક્કસ ક્ષમતા પ્રદાન કરી.

દીર્ધાયુષ્યના દાવા અને તેનો અર્થ શું છે

સંશોધકો દલીલ કરે છે કે દૈનિક સાયકલિંગ દરે, બેટરીનું કાર્યકારી જીવનકાળ સદીઓ સુધી લંબાઈ શકે છે. લાઈવ સાયન્સે આ દાવાને 24મી સદી સુધી ટકી રહેવાનો અહેવાલ આપ્યો છે. આ આંકડાને સંદર્ભની જરૂર છે. પ્રયોગશાળા ચક્ર ગણતરીઓ હંમેશા વાસ્તવિક દુનિયાની પરિસ્થિતિઓમાં સીધી રીતે અનુવાદ કરતી નથી. તાપમાનમાં ફેરફાર, લોડમાં વધઘટ અને ક્ષેત્ર સ્થાપનોમાં ભૌતિક તાણ એ બધા ચલોનો પરિચય આપે છે જે પ્રયોગશાળા પરીક્ષણ સંપૂર્ણપણે નકલ કરતું નથી.

૧૨૦,૦૦૦-ચક્રનો આંકડો, પોતાનામાં, એક નોંધપાત્ર પરિણામ છે. મોટાભાગની વ્યાપારી લિથિયમ-આયન બેટરીઓ ૨,૦૦૦ થી ૪,૦૦૦ ચક્ર પછી નોંધપાત્ર રીતે બગડે છે. ગ્રીડ-કેન્દ્રિત લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ કોષો પણ સામાન્ય રીતે ૩,૦૦૦ થી ૬,૦૦૦ ચક્રની શ્રેણીમાં કાર્ય કરે છે અને પછી નોંધપાત્ર ક્ષમતા ગુમાવે છે. તે આંકડા અને ૧૨૦,૦૦૦ વચ્ચેનું અંતર મોટું છે. પરિણામની સ્વતંત્ર ચકાસણી હજુ સુધી પ્રકાશિત થઈ નથી.

નિકાલનો દાવો પણ ધ્યાન ખેંચવા જેવો છે. લેખકો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ રસાયણશાસ્ત્રને સીધા પર્યાવરણીય નિકાલ માટે પૂરતું સલામત ગણાવે છે. આ એક મજબૂત દાવો છે. યુકે, યુએસ અને ઇયુમાં નિયમનકારી માળખા બેટરી નિકાલ માટે કડક મર્યાદાઓ નક્કી કરે છે. આ રસાયણશાસ્ત્ર વ્યવહારમાં તે મર્યાદાઓને પૂર્ણ કરે છે કે કેમ તે માટે સ્વતંત્ર પર્યાવરણીય પરીક્ષણની જરૂર પડશે.

જ્યાં જલીય બેટરીઓ સંઘર્ષ કરી રહી છે

ગ્રીડ સ્ટોરેજ ડેવલપર્સ તરફથી જલીય બેટરીઓએ સતત રસ દાખવ્યો છે. તે આગ પકડતી નથી. લિથિયમ-આયન સિસ્ટમ્સ કરતાં તેનું ઉત્પાદન સસ્તું હોઈ શકે છે. પાણી આધારિત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વ્યાપકપણે ઉપલબ્ધ છે અને હેન્ડલ કરવામાં સરળ છે.

જોકે, આનાથી વાસ્તવિક ફાયદા થયા છે. લિથિયમ-આયન વિકલ્પો કરતાં જલીય પ્રણાલીઓમાં ઊર્જા ઘનતા ઓછી છે. ઇલેક્ટ્રોડ કાટને કારણે ઘણી ડિઝાઇનમાં સેવા જીવન ટૂંકું થયું છે. એનર્જી સ્ટોરેજ મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત સમીક્ષા સાહિત્યમાં આ મર્યાદાઓનું વિગતવાર દસ્તાવેજીકરણ કરવામાં આવ્યું છે. ગ્રીડ સ્ટોરેજ માંગ વધતી હોવા છતાં, તેઓએ વ્યાપારી વપરાશને મર્યાદિત કર્યો છે.

નવી ડિઝાઇન તે ટ્રેડ-ઓફ ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરે છે. તટસ્થ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સીધા કાટને સંબોધે છે. પોલિમર ઇલેક્ટ્રોડ અધોગતિને સંબોધે છે. શું સંયોજન સ્કેલ પર, તાપમાન શ્રેણીમાં અને વાસ્તવિક ગ્રીડ વાતાવરણમાં ટકી રહે છે તે એક પ્રશ્ન છે જેનો જવાબ પ્રકાશિત પેપર હજુ સુધી આપતું નથી.

ગ્રીડ સ્ટોરેજ માંગ અને વ્યાપક સંદર્ભ

સ્વચ્છ ઉર્જા આયોજનમાં ગ્રીડ-સ્કેલ બેટરી સ્ટોરેજ પ્રાથમિકતા બની ગઈ છે. આંતરરાષ્ટ્રીય ઉર્જા એજન્સીએ વારંવાર નવીનીકરણીય એકીકરણ પર બંધનકર્તા અવરોધ તરીકે સંગ્રહ ક્ષમતાને ચિહ્નિત કરી છે. પવન અને સૌર ઉત્પાદન તૂટક તૂટક થાય છે. સંગ્રહ તે અંતરાલને સરળ બનાવે છે. લિથિયમ-આયન વર્તમાન સ્થાપનો પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, પરંતુ પુરવઠા શૃંખલાની ચિંતાઓ, કાચા માલના ખર્ચ અને આગના જોખમે વિકલ્પોમાં રસ જીવંત રાખ્યો છે.

જલીય પ્રણાલીઓ, ફ્લો બેટરીઓ અને કોમ્પ્રેસ્ડ એર સ્ટોરેજ એ બધાએ રોકાણ અને સંશોધનનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે. દરેકમાં અલગ અલગ ખર્ચ અને પ્રદર્શન પ્રોફાઇલ્સ છે. એક બેટરી જે ઓછા પર્યાવરણીય જોખમ સાથે ખૂબ લાંબી ચક્ર જીવન પ્રદાન કરે છે તે ક્ષેત્રની બે સૌથી સતત વ્યાપારી ચિંતાઓને દૂર કરશે.

ચીની ટીમનું કાર્ય પ્રારંભિક તબક્કાનું છે. નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં પ્રકાશન સૂચવે છે કે પદ્ધતિ નિષ્ણાત ચકાસણીમાંથી પસાર થઈ છે. તે વ્યાપારી તૈયારીની પુષ્ટિ કરતું નથી.

આગળ શું આવે છે

સ્કેલ-અપ એ આગામી કસોટી છે. પ્રયોગશાળા કોષો અને ગ્રીડ-સ્કેલ ઇન્સ્ટોલેશન એન્જિનિયરિંગ જટિલતામાં ખૂબ જ અલગ છે. સહસંયોજક કાર્બનિક પોલિમર ઇલેક્ટ્રોડનું ઉત્પાદન વોલ્યુમ પર કરવાની જરૂર પડશે. સ્કેલ પર પ્રતિ કિલોવોટ-કલાક ખર્ચ વર્તમાન પેપરમાંથી અજાણ છે.

સંશોધકોએ કોઈ વાણિજ્યિક ભાગીદાર કે પાયલોટ પ્રોજેક્ટની જાહેરાત કરી નથી. પ્રકાશિત સામગ્રીમાં જમાવટ માટે કોઈ સમયરેખા દેખાતી નથી. પરિણામો જોવા માટે પૂરતા વિશ્વસનીય છે., પરંતુ ઉકેલાયેલી સમસ્યા તરીકે ગણવા માટે ખૂબ વહેલા છે.