सीमेंट, पानी, ब्लैक कार्बन से ऊर्जा भंडारण सुपर कैपेसिटर

• घर के नींव में निरंतर बिजली उपलब्ध

• इसकी तकनीक भी अपेक्षाकृत सरल है

• बैटरी की तरह ऊर्जा का भंडारण करेगी

राष्ट्रीय खबर

रांचीः आधुनिक विकास की राह में ऊर्जा एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। जैसे जैसे विकास हो रहा है, इसकी मांग भी बढ़ती जा रही है। दूसरी तरफ परेशानी इस बात की है कि इस ऊर्जा का स्थायी भंडारण नहीं किया जा सकता है। अगर ऐसा हो पाता तो शायद आसमान से गिरने वाली बिजली का भंडारण कर हम अपनी सारी समस्याओं का समाधान कर लेते।

ऊर्जा उत्पादन की तकनीक में प्रदूषण फैलता है जो आज के दौर में धरती के लिए बड़ी चुनौती बन चुका है। इसके बीच ही एक नए अध्ययन के अनुसार, मानवता की दो सबसे सर्वव्यापी ऐतिहासिक सामग्रियां, सीमेंट और कार्बन ब्लैक (जो बहुत महीन लकड़ी का कोयला जैसा दिखता है), एक नवीन, कम लागत वाली ऊर्जा भंडारण प्रणाली का आधार बन सकती हैं।

यह तकनीक नवीकरणीय ऊर्जा आपूर्ति में उतार-चढ़ाव के बावजूद ऊर्जा नेटवर्क को स्थिर रहने की अनुमति देकर सौर, पवन और ज्वारीय ऊर्जा जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के उपयोग को सुविधाजनक बना सकती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि दो सामग्रियों को पानी के साथ मिलाकर एक सुपरकैपेसिटर बनाया जा सकता है, जो विद्युत ऊर्जा का भंडारण प्रदान कर सकता है।

उदाहरण के तौर पर, सिस्टम विकसित करने वाले एमआईटी शोधकर्ताओं का कहना है कि उनके सुपरकैपेसिटर को अंततः एक घर की कंक्रीट नींव में शामिल किया जा सकता है, जहां यह नींव की लागत में थोड़ा (या नहीं) जोड़ते हुए पूरे दिन की ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है। और अभी भी आवश्यक संरचनात्मक मजबूती प्रदान कर रहा है।

शोधकर्ता एक ठोस सड़क मार्ग की भी कल्पना करते हैं जो उस सड़क पर यात्रा करते समय इलेक्ट्रिक कारों के लिए संपर्क रहित रिचार्जिंग प्रदान कर सके। एमआईटी के प्रोफेसर फ्रांज-जोसेफ उल्म, एडमिर मैसिक और यांग-शाओ हॉर्न और एमआईटी और वाइस इंस्टीट्यूट के चार अन्य लोगों के एक पेपर में पीएनएएस जर्नल के आगामी पेपर में सरल लेकिन नवीन तकनीक का वर्णन किया गया है।

कैपेसिटर सैद्धांतिक रूप से बहुत ही सरल उपकरण होते हैं, जिनमें इलेक्ट्रोलाइट में डूबी हुई और एक झिल्ली द्वारा अलग की गई दो विद्युत प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं। जब संधारित्र पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रोलाइट से सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन नकारात्मक चार्ज वाली प्लेट पर जमा हो जाते हैं, जबकि सकारात्मक चार्ज वाली प्लेट नकारात्मक चार्ज वाले आयनों को जमा कर देती है।

चूँकि प्लेटों के बीच की झिल्ली आवेशित आयनों को इधर-उधर जाने से रोकती है, आवेशों का यह पृथक्करण प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, और संधारित्र आवेशित हो जाता है। दोनों प्लेटें लंबे समय तक चार्ज की इस जोड़ी को बनाए रख सकती हैं और फिर जरूरत पड़ने पर उन्हें बहुत जल्दी वितरित कर सकती हैं। सुपरकैपेसिटर केवल ऐसे कैपेसिटर होते हैं जो असाधारण रूप से बड़े चार्ज को स्टोर कर सकते हैं।

एक संधारित्र कितनी शक्ति संग्रहित कर सकता है यह उसकी प्रवाहकीय प्लेटों के कुल सतह क्षेत्र पर निर्भर करता है। इस टीम द्वारा विकसित नए सुपरकैपेसिटर की कुंजी इसकी थोक मात्रा के भीतर प्रवाहकीय सामग्री के घने, परस्पर जुड़े नेटवर्क के कारण अत्यधिक उच्च आंतरिक सतह क्षेत्र के साथ सीमेंट-आधारित सामग्री के उत्पादन की विधि से आती है।

शोधकर्ताओं ने कार्बन ब्लैक, जो अत्यधिक प्रवाहकीय है, को सीमेंट पाउडर और पानी के साथ कंक्रीट मिश्रण में डालकर और इसे ठीक होने देकर इसे हासिल किया। संधारित्र की दो प्लेटें समकक्ष वोल्टेज की रिचार्जेबल बैटरी के दो ध्रुवों की तरह कार्य करती हैं: जब बिजली के स्रोत से कनेक्ट किया जाता है, जैसे कि बैटरी के साथ, ऊर्जा प्लेटों में संग्रहीत होती है, और फिर लोड से कनेक्ट होने पर, विद्युत बिजली प्रदान करने के लिए धारा वापस प्रवाहित होती है।

जैसे ही मिश्रण सेट होता है और ठीक हो जाता है,  सीमेंट हाइड्रेशन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पानी को व्यवस्थित रूप से खपत किया जाता है, और यह हाइड्रेशन मूल रूप से कार्बन के नैनोकणों को प्रभावित करता है क्योंकि वे हाइड्रोफोबिक (पानी को विकर्षक) करते हैं। जैसे-जैसे मिश्रण विकसित होता है, कार्बन ब्लैक एक कनेक्टेड प्रवाहकीय तार में स्वयं-संयोजन होता है। यह प्रक्रिया आसानी से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है, ऐसी सामग्रियों के साथ जो सस्ती हैं और दुनिया में कहीं भी आसानी से उपलब्ध हैं।