ಹೆಚ್ಚಾಗಲಿದೆ ‘ಇವಿ’ಗಳ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವೇಗ: ನೇಚರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ರಿಪೋರ್ಟ್ಸ್

ರಸ್ತೆಗಳಲ್ಲಿ ಇಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳು (ಇವಿ) ದಿನೇ ದಿನೇ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತಲಿದೆ. ಪರಿಸರಸ್ನೇಹಿ ಎಂಬ ಕಾರಣಕ್ಕೆ ಅನೇಕರು ಪೆಟ್ರೋಲ್ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್ ವಾಹನಗಳನ್ನು ಬಿಟ್ಟು ಇವಿಗಳತ್ತ ಮುಖ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಆದರೆ, ಇವಿ ಮಾಲೀಕರನ್ನು ಇಂದಿಗೂ ಕಾಡುತ್ತಿರುವ ದೊಡ್ಡ ಸಮಸ್ಯೆಗಳೆಂದರೆ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್‌ಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಹೆಚ್ಚು ಸಮಯ, ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಅತಿಯಾದ ತೂಕ ಮತ್ತು ಅವು ಬಿಸಿಯಾಗುವ ಅಪಾಯ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಮಣಿಪಾಲ ಉನ್ನತ ಶಿಕ್ಷಣ ಅಕಾಡೆಮಿಯ (MIT) ಮಣಿಪಾಲ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ (MAHE) ಸಂಶೋಧಕರು ಒಂದು ಅದ್ಭುತ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಸೂಚಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ‘ನೇಚರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ರಿಪೋರ್ಟ್ಸ್’ ಎಂಬ ನಿಯತಕಾಲಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಮಣಿಪಾಲದ ಏರೋನಾಟಿಕಲ್ ಮತ್ತು ಆಟೋಮೊಬೈಲ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗದ ಸಂಶೋಧಕರಾದ ಎನ್. ಶ್ರೀಕೃಷ್ಣ, ದಿವ್ಯಾ ಡಿ. ಶೆಟ್ಟಿ ಮತ್ತು ಚಂದ್ರಕಾಂತ್ ಆರ್. ಕಿಣಿ ಅವರ ತಂಡವು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಮೂಲಕ ನಡೆಸಿದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳ ಭವಿಷ್ಯವನ್ನೇ ಬದಲಿಸುವ ಮುನ್ಸೂಚನೆ ನೀಡಿದೆ. ಇವರು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ‘ಗ್ರಾಫೀನ್’ ಎಂಬ ವಸ್ತುವನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಅವರು ತೋರಿಸಿಕೊಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ.

ಗ್ರಾಫೀನ್ ಎಂದರೆ ಏನು ಎಂಬ ಕುತೂಹಲ ನಿಮಗಿರಬಹುದು. ಇದನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳಬೇಕೆಂದರೆ, ನಾವು ಪೆನ್ಸಿಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಮದ್ದು - ಇದಕ್ಕೆ ಗ್ರಾಫೈಟ್ ಎನ್ನುವುದು ಕೇಳಿರಬಹುದು. ಈ ಗ್ರಾಫೈಟ್‌ನ ಕೇವಲ ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನಷ್ಟು ತೆಳುವಾದ ಪದರವೇ ಗ್ರಾಫೀನ್. ಇದು ಜೇನುಗೂಡಿನಂತಹ ಷಡ್ಭುಜಾಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಇಂಗಾಲದ (Carbon) ಪರಮಾಣುಗಳ ಪದರವಾಗಿದೆ. ಕೇವಲ ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನಷ್ಟು ತೆಳುವಾಗಿದ್ದರೂ, ಇದು ಅತ್ಯಂತ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಮತ್ತು ಅದ್ಭುತವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಹಾಗೂ ಶಾಖವನ್ನು ಪ್ರವಹಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಒಂದು ಅಚ್ಚರಿಯ ಸಂಗತಿಯೆಂದರೆ, 2004ರಲ್ಲಿ ಇಬ್ಬರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕೇವಲ ಒಂದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಂಟುಪಟ್ಟಿಯನ್ನು (Sticky tape) ಬಳಸಿ ಗ್ರಾಫೈಟ್‌ನಿಂದ ಈ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ್ದರು.

ಮಣಿಪಾಲದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನೆಗಾಗಿ ಭಾರತದಲ್ಲಿ ಜನಪ್ರಿಯವಾಗಿರುವ ಟಾಟಾ ನೆಕ್ಸಾನ್ ಇವಿ ಪ್ರೈಮ್ (Tata Nexon EV Prime) ಕಾರಿನ ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಯನ್ನೇ ಮಾದರಿಯಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಮ್ಯಾಟ್‌ಲ್ಯಾಬ್ (MATLAB) ಎಂಬ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಬಳಸಿ ನಡೆಸಿದ ಈ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಸಾಮಾನ್ಯ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಮಿಶ್ರಿತ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಎಷ್ಟು ಉತ್ತಮವಾಗಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಸಂಶೋಧನೆಯ ಪ್ರಕಾರ, ಗ್ರಾಫೀನ್ ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು ಶೇ 22ರಿಂದ 27ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಅಂದರೆ ಇಂದು ಗಂಟೆಗಟ್ಟಲೆ ಕಾಯಬೇಕಾದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ, ನಾಳೆ ಕಾಫಿ ಕುಡಿಯುವಷ್ಟರಲ್ಲಿ ಮುಗಿದುಹೋಗಬಹುದು.

ಬ್ಯಾಟರಿಯ ತೂಕದ ವಿಷಯದಲ್ಲಂತೂ ಈ ಸಂಶೋಧನೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಸಾಧನೆಯನ್ನು ಮಾಡಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಟಾಟಾ ನೆಕ್ಸಾನ್ ಕಾರಿನ ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಸುಮಾರು 260 ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ತೂಕವಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಈ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿದರೆ, ಅದೇ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ತೂಕ ಕೇವಲ 121.5 ಕಿಲೋಗ್ರಾಂಗೆ ಇಳಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಒಟ್ಟು ತೂಕದಲ್ಲಿ ಶೇ 53ರಷ್ಟು ಕಡಿತವಾಗಲಿದೆ. ಕಾರಿನ ತೂಕ ಕಡಿಮೆಯಾದಷ್ಟೂ ಅದು ಚಲಿಸಲು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ ಒಂದು ಬಾರಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದರೆ ಕಾರು ಇಂದಿನ ಕಾರುಗಳು ಕ್ರಮಿಸುವ ದೂರಕ್ಕಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ದೂರವನ್ನು ಕ್ರಮಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಸುರಕ್ಷತೆಯ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದಲೂ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ವರದಾನವಾಗಿವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿ ಬಿಸಿಯಾಗಿ ಬೆಂಕಿ ಹೊತ್ತಿಕೊಳ್ಳುವ ಸುದ್ದಿಗಳು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಆತಂಕ ಮೂಡಿಸಿವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣ ‘ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ’ ಎಂಬ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ. ಎಂದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಒಳಗೆ ಶಾಖವು ನಿಯಂತ್ರಣ ಮೀರಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದು. ಪ್ರಚಲಿತವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿಯುವಾಗ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿರೋಧ ಉಂಟಾಗಿ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಅಯಾನುಗಳಿಗೆ ಒಂದು ‘ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಹೈವೇ’ಯಂತೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಎಷ್ಟು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ಒಳಗೆ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವುದು ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆ ಯಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಕೊಂಡಂತೆ, ಈ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಶೇ 15ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ತಂಪಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ವಾಹನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಆದರೆ ಈ ಅದ್ಭುತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ನಮ್ಮ ಮನೆ ಬಾಗಿಲಿಗೆ ಬರಲು ಕೆಲವು ಸವಾಲುಗಳಿವೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಗ್ರಾಫೀನ್ ತಯಾರಿಕೆಯು ಬಹಳ ದುಬಾರಿ ಮತ್ತು ಕ್ಲಿಷ್ಟಕರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಬೆಲೆ ಸಾವಿರಾರು ಡಾಲರ್‌ಗಳಷ್ಟಿದೆ. ಅದೇ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರ್ಬನ್ ಬೆಲೆ ಕೇವಲ ಹದಿನೈದು ಡಾಲರ್ ಮಾತ್ರ. ಅಲ್ಲದೆ, ಮೊದಲ ಬಾರಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಶಕ್ತಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ನಷ್ಟವಾಗುವ (First-cycle loss) ತಾಂತ್ರಿಕ ಸಮಸ್ಯೆಯೂ ಇದೆ. ಇಡೀ ವಾಹನ ಉದ್ಯಮಕ್ಕೆ ಬೇಕಾಗುವಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫೀನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಸದ್ಯದ ಮುಂದಿರುವ ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲು.

ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯ ಈ ಕಾಲದಲ್ಲಿ ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಬಿಟ್ಟು ಸುಸ್ಥಿರ ಇಂಧನಗಳತ್ತ ಸಾಗುವುದು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿದೆ. ಮಣಿಪಾಲದ ಸಂಶೋಧಕರು ತೋರಿರುವ ಈ ಹಾದಿಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳನ್ನು ಜನಸಾಮಾನ್ಯರಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಹತ್ತಿರವಾಗಿಸುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಲಿದೆ. ಮುಂದಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಾಗಿ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ, ನಿಮ್ಮ ಇವಿ ಕಾರು ಕೂಡ ಪೆಟ್ರೋಲ್ ಕಾರಿನಷ್ಟೇ ವೇಗವಾಗಿ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುವ ದಿನಗಳು ಬರಲಿವೆ.

ನಿಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಕಾರು ‘ಗ್ರಾಫೀನ್ ಶಕ್ತಿ’ಯಿಂದ ಓಡಬಹುದು, ಎಂಬುದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸೂಚಿಸುತ್ತಿರುವ ಭವಿಷ್ಯವಾಣಿ!