ರೀಚಾರ್ಜ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು: ಅನುಕೂಲತೆಗಳೇನು? ಸವಾಲುಗಳೇನು?
ರೀಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಹಲವಾರು ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ನಿರಂತರವಾಗಿ ತೊಡಗಿದ್ದಾರೆ. ಸಾರಿಗೆ ವಲಯದ ಹೊರತಾಗಿ, ಇತರೆ ಗೃಹ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಮರ್ಥವಾದ ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಧನಗಳ ಅವಶ್ಯಕತೆ ತೀವ್ರವಾಗಿದೆ.
ಡೀಸೆಲ್‌–ಪೆಟ್ರೋಲ್‌ನಂತಹ ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳ ಬಳಕೆ ಜಾಗತಿಕ ತಾಪಮಾನ ಏರಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಇದಕ್ಕೆ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನಗಳು ಮಹತ್ವ ಪಡೆದಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಪೂರಕವಾಗಿ ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಮುಖ ವಾಹನ ತಯಾರಿಕರು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳನ್ನು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ನಮ್ಮ ರಾಜ್ಯದಲ್ಲೇ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಂಡ ರೇವಾ ಕಾರಿನಿಂದ ಹಿಡಿದು ಟಾಟಾ, ಮಹಿಂದ್ರಾ, ಮಿನಿ ಕೂಪರ್ ಕಂಪನಿಗಳ ಕಾರುಗಳು ಮತ್ತು ಏಥರ್, ಓಲಾ, ಟಿವಿಎಸ್ ಅವರ ದ್ವಿಚಕ್ರ ವಾಹನಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಆವೃತ್ತಿಗಳು ಆಗಲೇ ರಸ್ತೆಗೆ ಇಳಿದಿವೆ.
ಹೊಸ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಸಾರಿಗೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಭವಿಷ್ಯವು ಬದಲಾಗಲಿದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ ಇಂಧನ (ಶಕ್ತಿ) ಶೇಖರಣಾ ಸಾಧನವಾಗಿರುವ ರೀಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಪಾತ್ರ ಬಹಳ ಮಹತ್ವವಾದದ್ದು. ರೀಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಹಲವಾರು ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ನಿರಂತರವಾಗಿ ತೊಡಗಿದ್ದಾರೆ. ಸಾರಿಗೆ ವಲಯದ ಹೊರತಾಗಿ, ಇತರೆ ಗೃಹ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಮರ್ಥವಾದ ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಧನಗಳ ಅವಶ್ಯಕತೆ ತೀವ್ರವಾಗಿದೆ.
ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಕಾರ್ಯವೈಖರಿಗೆ ಅದರ ಒಳಗೆ ನಡೆಯುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಮೂರು ಘಟಕಗಳಿಂದ ಕೂಡಿರುತ್ತದೆ: ಕ್ಯಾಥೋಡ್, ಆನೋಡ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್. ಕ್ಯಾಥೋಡ್, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುವ ಪಾಸಿಟಿವ್ ಪೋಲ್. ಆನೋಡ್, ಬಾಹ್ಯ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ನೆಗೆಟಿವ್ ಪೋಲ್ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್). ಇದರಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಇದು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಎಲೆಟೋಲೈಟ್ ಕೋಶದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ನಡುವಿನ ಅಯಾನು ಸಾಗಣೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿದೆ.
ಲಿಥಿಯಂ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (LCO), ಲಿಥಿಯಂ ನಿಕಲ್ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (NMC), ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಜೊತೆಗೆ ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ ಲಿಥಿಯಂ ನಿಕಲ್ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (NCA), ಲಿಥಿಯಂ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (LMO) ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಐರನ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್(LFP)ನಂತಹ ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗ್ರಾಫೈಟ್‌ನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಇದು ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ ಬೆಂಕಿ ಹಿಡಿಯಬಹುದಾದ ಅತ್ಯಂತ ಅಪಾಯಕಾರಿ ವಸ್ತು. ಅತಿಯಾದ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆನೋಡ್ ಅಲ್ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ ಅದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಕುಂಠಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿಸುವ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಅವರು ಅಸುರಕ್ಷಿತ ಘಟಕಗಳನ್ನು (ಗ್ರಾಫೈಟ್‌ನಂತಹ) ಸುರಕ್ಷಿತ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ ವಸ್ತುಗಳಾದ ಫೆರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಟಿನ್ ಸಲ್ಫೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ (LIB) ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಶಕ್ತಿಸಂಗ್ರಹದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ. ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಪ್ರತಿ ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ (ಅಥವಾ ಗ್ರಾವಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ಶಕ್ತಿಸಾಂದ್ರತೆ) ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು. ಈ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕೇಂದ್ರಗಳಲ್ಲಿ ನಿರಂತರ ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಸಣ್ಣ ಮೆಮೊರಿ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ (ಕಡಿಮೆ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಸ್ಥಿತಿ), ಕಡಿಮೆ ಒಳ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ತೀವ್ರವಾದ ವಿಸರ್ಜನೆಯಿಂದ ಹಿಂಪಡೆಯಬಹುದು. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಇದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾಗಿದೆ.
ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಲಭ್ಯವಿರುವ ಲಿಥಿಯಂ ಸಂಪನ್ಮೂಲಗಳು ಸೀಮಿತವಾಗಿವೆ; ಪ್ರಪಂಚದಾದ್ಯಂತ ದೊರೆಯುವುದೂ ಇಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, LIBಗೆ ಸರಿಸಾಟಿಯಾಗಿ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬೆಲೆಯಲ್ಲಿ ನಮ್ಮ ಶಕ್ತಿ/ವಿದ್ಯುತ್ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಒಂದು ಪರ್ಯಾಯ ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ಇದಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಯಾಗಿ ಸೋಡಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ (SIB) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ನಮ್ಮ ಮುಂದಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ ತಗಲುವುದರಿಂದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಇದರ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಇದಲ್ಲದೆ ಸೋಡಿಯಂ ಭೂಮಿಯ ಹೊರಪದರದಲ್ಲಿ ಹೇರಳವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ; ಜಗತ್ತಿನೆಲ್ಲೆಡೆಯೂ ದೊರೆಯುತ್ತದೆ. ಈಗಾಗಲೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು SIB ಬ್ಯಾಟರಿ ಸೆಲ್ ಮೂಲಮಾದರಿಯನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಕ್ಯಾಥೋಡ್, ಆನೋಡ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಂತಹ SIBನಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ಮೂರು ಮೂಲ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಸೋಡಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ 3000 ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸೈಕಲ್, 120 Wh/kg ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ 7 Ah ಸೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತೊಡಗಿದ್ದಾರೆ. ಮುಂಬರುವ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ LIBಯನ್ನು SIB ಬದಲಿಸಿದರೆ ಆಶ್ಚರ್ಯವಿಲ್ಲ.
ತಾಜಾ ಸುದ್ದಿಗಾಗಿ ಪ್ರಜಾವಾಣಿ ಟೆಲಿಗ್ರಾಂ ಚಾನೆಲ್ ಸೇರಿಕೊಳ್ಳಿ | ಪ್ರಜಾವಾಣಿ ಆ್ಯಪ್ ಇಲ್ಲಿದೆ: ಆಂಡ್ರಾಯ್ಡ್ | ಐಒಎಸ್ | ನಮ್ಮ ಫೇಸ್‌ಬುಕ್ ಪುಟ ಫಾಲೋ ಮಾಡಿ.