(इमैनुएल ओलुगबडे, मिसौरी विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय)
मिसौरी (अमेरिका), 27 अप्रैल (द कन्वरसेशन) लिथियम-आयन बैटरी दुनिया के बड़े हिस्से को बिजली दे रही हैं। इसका इलेक्ट्रिक वाहन और स्मार्टफोन जैसे उपकरणों में भी इस्तेमाल होता है।
बैटरी से लोगों के ऊर्जा भंडारण और इस्तेमाल के तरीके में क्रांतिकारी बदलाव आया है। लेकिन जैसे-जैसे ये बैटरी दैनिक जीवन का हिस्सा बनती जा रही हैं, वैसे-वैसे इनके प्रबंधन और ऊर्जा को सुरक्षित, कुशलतापूर्वक और विवेकपूर्ण ढंग से संग्रहीत करने की चुनौतियों पर अधिक ध्यान दिया जा रहा है।
लिथियम-आयन बैटरी को दोबारा रिजार्च किया जा सकता है।
मैं एक यांत्रिक अभियंता हूं जो इन बैटरी का अध्ययन करता हूं। वे दशकों से मौजूद हैं, फिर भी मेरे जैसे शोधकर्ता अभी भी पूरी तरह से समझने की कोशिश कर रहे हैं कि ये बैटरी कैसे व्यवहार करती हैं।
बैटरी सरल लग सकती हैं, लेकिन वे उतनी ही जटिल हैं, जितना कि वास्तविक दुनिया में लोग इनका इस्तेमाल करने के लिए सोचते हैं।
बड़ी तस्वीर
मूलतः लिथियम-आयन बैटरी दो विद्युत ध्रुवों या इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम तत्व के आवेशित कणों, जिन्हें आयन कहते हैं, की गति पर निर्भर करती हैं। ये बैटरी कितनी ऊर्जा संग्रहीत करती हैं और कितनी अच्छी तरह काम करती हैं, यह कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें तापमान और बैटरी की भौतिक संरचना शामिल है।
दुनियाभर में, शोधकर्ता इनमें से प्रत्येक कारक के बारे में अलग-अलग और एक-दूसरे के साथ मिलकर सवालों के जवाब देने की कोशिश कर रहे हैं। कुछ शोध बैटरी के खराब होने की गणना करने पर केंद्रित हैं।
अन्य परियोजनाएं चरम स्थितियों में सुरक्षा से निपट रही हैं, जैसे कि चरम जलवायु में तेज चार्जिंग का उपयोग – चाहे गर्म हो या ठंडा। कई लोग पूरी तरह से नयी सामग्रियों की खोज कर रहे हैं जो बैटरी को सस्ता, लंबे समय तक चलने वाला या सुरक्षित बना सकती हैं।
आपके इलेक्ट्रिक वाहन की बैटरी प्रणाली में वास्तविक समय की निगरानी एक जांच की तरह काम करती है: यह वोल्टेज, करंट और तापमान पर नजर रखती है ताकि यह अनुमान लगाया जा सके कि कितनी ऊर्जा शेष है।
इस चुनौती को समझने का सबसे अच्छा तरीका शहर के यातायात के बारे में सोचना है। मान लीजिए कि आप शहरभर में वाहन चलाना चाहते हैं और यह निर्धारित करना चाहते हैं कि आपकी कार में सबसे अच्छे मार्ग पर यात्रा करने के लिए पर्याप्त चार्ज है या नहीं। लेकिन इसे चलाने में एक घंटा लग सकता है, तब तक परिस्थितियां बदल चुकी होंगी और जवाब संभवतः गलत होगा। यदि आप अभी कोई निर्णय लेने की कोशिश कर रहे हैं तो यह मददगार नहीं है।
एक सरल मॉडल के जरिये यह माना जा सकता है कि हर सड़क साफ है और हर कार गति सीमा पर चल रही है। लेकिन जब यातायात अधिक होता है या सड़क बंद होती है तो इसके परिणाम बहुत गलत होते हैं। यह भीड़-भाड़ वाले घंटों की वास्तविकता को नहीं दर्शाता है।
जब आप गाड़ी चला रहे हों, तो बैटरी प्रबंधन प्रणाली इसी प्रकार की गणना करेगी ताकि यह पता चल सके कि बाकी यात्रा के लिए कितनी चार्जिंग उपलब्ध है।
गति और सटीकता के बीच यह समझौता आज बैटरी मॉडलिंग अनुसंधान के केंद्र में है। वैज्ञानिक और अभियंता इसे हल करने के कई तरीके खोज रहे हैं।
कुछ लोग भौतिकी की गणनाओं को अधिक कुशल बनाने के लिए मॉडलिंग सॉफ्टवेयर को फिर से लिख रहे हैं, जिससे महत्वपूर्ण विवरणों को खोए बिना जटिलता कम हो रही है।
बैटरी अनुसंधान तेजी से आगे बढ़ रहा है और इस क्षेत्र में पहले से ही बदलाव के संकेत दिखाई दे रहे हैं। मॉडल कई तरह की स्थितियों में अधिक विश्वसनीय होते जा रहे हैं। अभियंता बैटरी को खराब होने से बचाने के लिए या उसे अधिक गर्म होने से रोकने और ऊर्जा दक्षता में सुधार करने के वास्ते वास्तविक समय में निगरानी कर रहे हैं।
(द कन्वरसेशन)
देवेंद्र नरेश
नरेश
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