'Rhubarb' बैटरी भविष्य की ऊर्जा स्टोर कर सकती है

एक रब्ब में लगभग एक अणु के समान अक्षय ऊर्जा के भविष्य की कुंजी हो सकती है। शोधकर्ताओं ने एक उच्च-प्रदर्शन flow, बैटरी बनाने के लिए यौगिक का उपयोग किया है, जो विद्युत उपयोगिता ग्रिड में अक्षय ऊर्जा भंडारण के लिए एक प्रमुख दावेदार है। अगर बैटरी प्रोटोटाइप को बढ़ाया जा सकता है, तो यह उपयोगिताओं को अक्षय ऊर्जा देने में मदद कर सकता है जब हवा शांत होती है और सूरज चमकता है।

नवीकरणीय ऊर्जा पहले से ही बड़ा व्यवसाय है, दुनिया भर में स्थापित सभी नई बिजली पैदा करने की क्षमता का लगभग 7% पवन और सौर ऊर्जा लेखांकन के साथ। बहुत से विशेषज्ञ यह देखना पसंद करेंगे कि जीवाश्म ईंधन से कार्बन उत्सर्जन को सीमित करने के लिए यह संख्या बढ़ती है। लेकिन अगर उपयोगिताओं ने अपनी शक्ति का लगभग 20% से अधिक प्रदान करने के लिए पवन और सौर ऊर्जा का उपयोग किया, तो वे मुसीबत में चले जाते हैं। उस स्तर से ऊपर, सूर्य के चमकने और हवा के न बहने पर बैकअप स्रोतों के लिए मांग को पूरा करना कठिन है।

बाद में उपयोग के लिए अतिरिक्त अक्षय ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए कई तकनीकों का प्रस्ताव किया गया है। और कई क्षेत्र पहले से ही पानी को ऊपर से पंप करते हैं और बाद में इसे जनरेटर के माध्यम से चलाते हैं। लेकिन वह समतल क्षेत्रों में काम नहीं करता है। अन्य विकल्प, जैसे कि पारंपरिक बैटरी, अभी भी बहुत महंगे हैं और सुरक्षा संबंधी चिंताएं हैं।

फ्लो बैटरी एक और विकल्प है। परंपरागत बैटरियों के विपरीत, जो रासायनिक अभिकारकों और इलेक्ट्रोडों को एक साथ पैक करते हैं, प्रवाह बैटरियों को अलग-अलग टैंकों में अपने अभिकारकों को रखते हैं। ऊर्जा को केवल एक झिल्ली द्वारा अलग किए गए दो इलेक्ट्रोडों से पिछली सामग्री को प्रवाहित करके, अभिकर्मकों में निकाला या खिलाया जा सकता है। पानी में घुलने वाले वैनेडियम आयनों पर आधारित अग्रणी प्रवाह बैटरी दावेदार की एक पूर्ण-स्तरीय पायलट परियोजना, जापान में अगले साल ग्रिड भंडारण के लिए पूरी होने वाली है। लेकिन वैनेडियम महंगा है। एक किलोवाट-घंटा बिजली प्रदान करने के लिए भंडारण क्षमता के साथ फ्लो बैटरी में अकेले वैनेडियम की लागत अब $ 81 है। अन्य घटकों को जोड़ने से कीमत $ 350 और $ 700 प्रति किलोवाट-घंटे के बीच बढ़ जाती है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग के अनुसार, एक व्यवहार्य ग्रिड भंडारण प्रौद्योगिकी के लिए लागत लक्ष्य लगभग $ 100 प्रति किलोवाट-घंटा है।

उस निशान के करीब पहुंचने की उम्मीद करते हुए, हार्वर्ड विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी माइकल अजीज के नेतृत्व में एक टीम ने क्विनोन नामक कार्बनिक अणुओं का पता लगाने का फैसला किया। यौगिकों को लंबे समय से इलेक्ट्रॉनों को हथियाने और जारी करने में माहिर होने के लिए जाना जाता है, जो बैटरी सामग्री की एक प्रमुख आवश्यकता है। और वे पौधों और यहां तक ​​कि कच्चे तेल में भरपूर मात्रा में हैं, जिससे वे संभावित रूप से सस्ते हैं। तो अजीज का कहना है कि उन्होंने और उनके छात्रों ने एक प्रवाह बैटरी में कुछ अलग प्रकार के क्विनोन का परीक्षण करना शुरू किया और उचित परिणाम प्राप्त किया। इसने उन्हें 10, 000 क्विनोन से अधिक अणुओं के गुणों की गणना करने के लिए हार्वर्ड के अलन असपुरु-गुज़िक के नेतृत्व में सैद्धांतिक रसायनज्ञों के साथ टीम बनाने के लिए प्रेरित किया। कि जहां वे एक प्रकार का फल यौगिक पर मारा।

अजीज और उनकी टीम ने इसे अपने फ्लो बैटरी सेटअप में शामिल किया। एक टैंक में, वे क्विनोन को रखते हैं, संक्षिप्त AQDSH 2, पानी में भंग। एक अलग टैंक में वे Br 2, या ब्रोमीन तरल रखते हैं। बिजली को बाहर निकालने के लिए, वे दो तरल पदार्थों को एक पतली प्रोटॉन-संवाहक झिल्ली द्वारा अलग किए गए इलेक्ट्रोड से जोड़ते हैं। एक इलेक्ट्रोड पर, प्रत्येक क्विनोन अणु दो इलेक्ट्रॉनों और दो प्रोटॉन को छोड़ देता है। इलेक्ट्रॉनों एक बाहरी सर्किट के माध्यम से विपरीत इलेक्ट्रोड तक पहुंचते हैं, जहां वे प्रोटॉन से मिलते हैं जो झिल्ली से गुजरते हैं। भागीदार तब HBR के अणु बनाने के लिए ब्रोमिन परमाणु के साथ संयोजन करते हैं। ऊर्जा को स्टोर करने के लिए, शोधकर्ता पंपों को रिवर्स में चलाते हैं और ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन्स प्रदान करते हैं। यह हाइड्रोजेन को ब्रोमीन के परमाणुओं से अलग होने के लिए अलग करता है और विपरीत इलेक्ट्रोड पर खुद को क्विनोन में पुन: जोड़ता है। नेचर, अज़ीज़ और उनके सहयोगियों में आज ऑनलाइन प्रकाशित एक पेपर में दिखाया गया है कि क्विनोन प्रवाह बैटरी न केवल काम करती है, बल्कि शुरुआती परीक्षण में भी स्थिर दिखाई देती है और काफी शक्ति प्रदान करती है। और शायद सबसे अच्छा, अज़ीज़ ने नोट किया कि क्विनोन और ब्रोमीन की लागत वैनेडियम की लागत का लगभग एक तिहाई है, जिससे यह संभावित रूप से बहुत सस्ता विकल्प है।

कनेक्टिकट के ईस्ट हार्टफोर्ड में यूनाइटेड टेक्नॉलॉजी रिसर्च सेंटर के फ्लो बैटरी विशेषज्ञ माइक पेरी कहते हैं, "यह एक बड़ी नई सामग्री है।" लेकिन ब्रोमीन अत्यधिक कास्टिक, पेरी नोट है, जो अंतिम प्रवाह बैटरी की लागत को जोड़ सकता है जो इस पर निर्भर करता है। अजीज का कहना है कि उनका समूह ब्रोमिन को बदलने के लिए अन्य जीवों की भी खोज कर रहा है। यदि यह काम करता है, तो उपन्यास बैटरी अक्षय ऊर्जा को ग्रिड में जोड़ने और जीवाश्म ईंधन से उत्पन्न बिजली पर समाज की निर्भरता को रोकने के प्रयासों को सक्रिय कर सकती है।