टीम को जल-आधारित बैटरियों में प्रमुख भंडारण क्षमता का पता चलता है

अप्रैल 04, 2023 (नानावरक न्यूज़) टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने धातु-मुक्त, पानी-आधारित बैटरी इलेक्ट्रोड की भंडारण क्षमता में 1,000% अंतर की खोज की है। ये बैटरियां लिथियम-आयन बैटरियों से भिन्न होती हैं जिनमें कोबाल्ट होता है। धातु-मुक्त बैटरियों पर शोध करने का समूह का लक्ष्य घरेलू आपूर्ति श्रृंखला पर बेहतर नियंत्रण रखने से उपजा है क्योंकि कोबाल्ट और लिथियम को आउटसोर्स किया जाता है। यह सुरक्षित रसायन बैटरी में आग लगने से भी बचाएगा। केमिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर डॉ. जोडी लुटकेनहॉस और रसायन विज्ञान के सहायक प्रोफेसर डॉ. डैनियल ताबोर ने लिथियम-मुक्त बैटरियों के बारे में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए हैं। प्रकृति सामग्री ("धातु मुक्त जलीय ऊर्जा भंडारण इलेक्ट्रोड के लिए गैर-संयुग्मित रेडिकल पॉलिमर में इलेक्ट्रोलाइट की भूमिका"). केमिकल इंजीनियरिंग प्रोफेसर डॉ. जोडी लुत्केनहॉस और रसायन विज्ञान के सहायक प्रोफेसर डॉ. डेनियल ताबोर ने जल-आधारित बैटरियों में महत्वपूर्ण भंडारण क्षमता की खोज की है। (छवि: टेक्सास ए एंड एम इंजीनियरिंग) लुत्केनहॉस ने कहा, "अब बैटरी में आग नहीं लगेगी क्योंकि यह पानी आधारित है।" “भविष्य में, यदि सामग्री की कमी का अनुमान लगाया जाता है, तो लिथियम-आयन बैटरियों की कीमत बहुत बढ़ जाएगी। यदि हमारे पास यह वैकल्पिक बैटरी है, तो हम इस रसायन विज्ञान की ओर रुख कर सकते हैं, जहां आपूर्ति अधिक स्थिर है क्योंकि हम उन्हें यहां संयुक्त राज्य अमेरिका में निर्मित कर सकते हैं और उन्हें बनाने के लिए सामग्री यहां हैं। लुत्केनहौस ने कहा कि जलीय बैटरियों में कैथोड, इलेक्ट्रोलाइट और एनोड होता है। कैथोड और एनोड पॉलिमर हैं जो ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैं, और इलेक्ट्रोलाइट कार्बनिक लवण के साथ मिश्रित पानी है। इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रोड के साथ अपनी अंतःक्रिया के माध्यम से आयन संचालन और ऊर्जा भंडारण की कुंजी है। "यदि साइकिल चलाने के दौरान कोई इलेक्ट्रोड बहुत अधिक फूल जाता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को बहुत अच्छी तरह से संचालित नहीं कर पाता है, और आप सारा प्रदर्शन खो देते हैं," उसने कहा। "मेरा मानना ​​है कि सूजन के प्रभाव के कारण इलेक्ट्रोलाइट की पसंद के आधार पर ऊर्जा भंडारण क्षमता में 1,000% का अंतर है।" उनके लेख के अनुसार, रेडॉक्स-सक्रिय, गैर-संयुग्मित रेडिकल पॉलिमर (इलेक्ट्रोड) पॉलिमर के उच्च डिस्चार्ज वोल्टेज और तेज़ रेडॉक्स कैनेटीक्स के कारण धातु मुक्त जलीय बैटरी के लिए आशाजनक उम्मीदवार हैं। इलेक्ट्रॉनों, आयनों और पानी के अणुओं के एक साथ स्थानांतरण के कारण प्रतिक्रिया जटिल और हल करना कठिन है। लेख में शोधकर्ताओं के अनुसार, "हम समय-समय पर अपव्यय निगरानी के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोबैलेंस का उपयोग करके अलग-अलग चाओ-/कोस्मोट्रोपिक चरित्र के जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स की जांच करके रेडॉक्स प्रतिक्रिया की प्रकृति का प्रदर्शन करते हैं।" ताबोर के अनुसंधान समूह ने कम्प्यूटेशनल सिमुलेशन और विश्लेषण के साथ प्रयोगात्मक प्रयासों को पूरक बनाया। सिमुलेशन ने संरचना और गतिशीलता की सूक्ष्म आणविक-पैमाने की तस्वीर में अंतर्दृष्टि दी। “इन सामग्रियों को समझने के लिए सिद्धांत और प्रयोग अक्सर एक साथ मिलकर काम करते हैं। ताबोर ने कहा, इस पेपर में कम्प्यूटेशनल रूप से हम जो नई चीजें करते हैं उनमें से एक यह है कि हम वास्तव में इलेक्ट्रोड को चार्ज की कई स्थितियों में चार्ज करते हैं और देखते हैं कि आसपास का वातावरण इस चार्जिंग पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। शोधकर्ताओं ने मैक्रोस्कोपिक रूप से देखा कि क्या बैटरी कैथोड कुछ प्रकार के लवणों की उपस्थिति में बेहतर काम कर रहा है, यह मापकर कि बैटरी चल रही है तो उसमें कितना पानी और नमक जा रहा है। उन्होंने कहा, "हमने प्रायोगिक तौर पर जो देखा गया है उसे समझाने के लिए ऐसा किया।" “अब, हम भविष्य के सिस्टम में अपने सिमुलेशन का विस्तार करना चाहेंगे। हमें अपने सिद्धांत की पुष्टि करने की आवश्यकता है कि वे कौन सी ताकतें हैं जो पानी और विलायक के इस प्रकार के इंजेक्शन को चला रही हैं। “इस नई ऊर्जा भंडारण तकनीक के साथ, यह लिथियम-मुक्त बैटरी की ओर एक धक्का है।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php