આ નામને ઠીક કરો: મારિયા હેલેના બ્રાગા. આ સામાન્ય રીતે પોર્ટુગીઝ નામ પાછળ, અમે પોર્ટો યુનિવર્સિટીના એન્જિનિયરિંગ ફેકલ્ટીમાંથી એક સંશોધક શોધીએ છીએ, જેમણે તેમના કાર્યને આભારી, લિથિયમ-આયન બેટરી ટેક્નોલોજીની ચોક્કસ પ્રગતિમાં ફાળો આપ્યો હશે.
તેમનું યોગદાન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ગ્લાસની શોધની આસપાસ ફરે છે, અને બેટરીની નવી પેઢીને જન્મ આપી શકે છે - સોલિડ સ્ટેટ - જે સુરક્ષિત, વધુ ઇકોલોજીકલ, સસ્તું હશે અને 3 ગણી વધુ ક્ષમતા ધરાવી શકે છે. આટલો ઉત્સાહ શા માટે છે તે સમજવા માટે, લિથિયમ-આયન (લિ-આયન) બેટરીઓ વિશે જાણવું એક સારો વિચાર છે.
લિ-આયન બેટરી આજે સૌથી સામાન્ય છે. તેમની પાસે અન્ય પ્રકારની બેટરીઓ કરતાં ઘણા ફાયદા છે, પરંતુ તેમની મર્યાદાઓ પણ છે.
અમે તેમને સ્માર્ટફોન, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો પર શોધી શકીએ છીએ. જરૂરી ઉર્જાનો પુરવઠો પૂરો પાડવા માટે, તેઓ લિથિયમ આયનોને એનોડ (બેટરીની નકારાત્મક બાજુ) અને કેથોડ (હકારાત્મક બાજુ) વચ્ચે પરિવહન કરવા માટે પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ કરે છે.
આ પ્રવાહી બાબતના કેન્દ્રમાં છે. લિથિયમ બેટરીના ઝડપી ચાર્જિંગ અથવા ડિસ્ચાર્જિંગથી ડેંડ્રાઇટ્સનું નિર્માણ થઈ શકે છે, જે લિથિયમ ફિલામેન્ટ્સ (વાહક) છે. આ ફિલામેન્ટ્સ આંતરિક શોર્ટ સર્કિટનું કારણ બની શકે છે જે આગ અને વિસ્ફોટનું કારણ બની શકે છે.
મારિયા હેલેના બ્રાગાની શોધ
પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે બદલવાથી ડેંડ્રાઇટ્સનું નિર્માણ અટકાવે છે. તે ચોક્કસપણે એક નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હતું જે મારિયા હેલેના બ્રાગાએ જોર્જ ફેરેરા સાથે મળીને શોધી કાઢ્યું હતું, જ્યારે તેઓ નેશનલ લેબોરેટરી ફોર એનર્જી એન્ડ જીઓલોજીમાં કામ કરતા હતા.
નવીનતામાં ઘન કાચ ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ સામેલ છે, જે આલ્કલી ધાતુઓ (લિથિયમ, ઘન અથવા પોટેશિયમ) માં બનેલા એનોડનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. કંઈક જે અત્યાર સુધી શક્ય ન હતું. વિટ્રીયસ ઈલેક્ટ્રોલાઈટના ઉપયોગથી કેથોડની ઉર્જા ઘનતામાં વધારો અને બેટરીના જીવન ચક્રને લંબાવવા જેવી શક્યતાઓનું વિશ્વ ખુલ્યું છે.
આ શોધ 2014 માં એક લેખમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી અને વૈજ્ઞાનિક સમુદાયનું ધ્યાન ખેંચ્યું હતું. સમુદાય જેમાં આજની લિથિયમ બેટરીના “પિતા” જ્હોન ગુડનફનો સમાવેશ થાય છે. તે 37 વર્ષ પહેલાં હતું કે તેણે તકનીકી પ્રગતિની સહ-શોધ કરી હતી જેણે લિથિયમ-આયન બેટરીઓને વ્યવસાયિક રીતે સક્ષમ બનવાની મંજૂરી આપી હતી. ટેક્સાસ યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર, 94 વર્ષીય પોર્ટુગીઝ સંશોધકની શોધ માટેના તેમના ઉત્સાહને સમાવી શક્યા નહીં.
મારિયા હેલેના બ્રાગાને જ્હોન ગુડનફને દર્શાવવા માટે યુ.એસ.ની મુસાફરી કરવામાં લાંબો સમય લાગ્યો ન હતો કે તેનું વિટ્રીયસ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જેટલી જ ઝડપે આયનો વહન કરી શકે છે. ત્યારથી, બંનેએ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી સંશોધન અને વિકાસ પર સહયોગ કર્યો છે. આ સહયોગ પહેલાથી જ ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું નવું સંસ્કરણ બનાવ્યું છે.
સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીના સહકાર અને વિકાસમાં ગુડનફનો હસ્તક્ષેપ આ શોધને જરૂરી વિશ્વસનીયતા આપવામાં મહત્ત્વપૂર્ણ રહ્યો છે.
સોલિડ સ્ટેટ બેટરીના ફાયદા
ફાયદાઓ આશાસ્પદ છે:- વોલ્ટેજમાં વધારો જે સમાન વોલ્યુમ માટે વધુ ઊર્જા ઘનતાને મંજૂરી આપશે - વધુ કોમ્પેક્ટ બેટરી માટે પરવાનગી આપે છે
- ડેંડ્રાઇટ ઉત્પાદન વિના ઝડપી લોડિંગની મંજૂરી આપે છે - 1200 થી વધુ ચક્ર
- વધુ ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ચક્ર જે લાંબા સમય સુધી બેટરી જીવન માટે પરવાનગી આપે છે
- અધોગતિ વિના વિશાળ તાપમાન શ્રેણીમાં કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે - પ્રથમ બેટરી -60º સેલ્સિયસ પર કામ કરી શકે છે
- લિથિયમને બદલે સોડિયમ જેવી સામગ્રીના ઉપયોગને કારણે સંભવિત રીતે ઓછી કિંમત
અન્ય એક મહાન ફાયદા એ છે કે કોષોને પર્યાવરણને અનુકૂળ સામગ્રી સાથે બનાવી શકાય છે, જેમ કે ઉપરોક્ત સોડિયમ, જે દરિયાના પાણીમાંથી મેળવી શકાય છે. અને તેમની પુનઃઉપયોગીતા પણ કોઈ મુદ્દો નથી. એકમાત્ર નુકસાન, જો તમે તેને કહી શકો, તો એ છે કે આ નક્કર બેટરીઓને માઉન્ટ કરવા માટે શુષ્ક અને પ્રાધાન્યમાં ઓક્સિજન-મુક્ત વાતાવરણની જરૂર છે.
ચૂકી જશો નહીં: પ્રબલિત રાષ્ટ્રીય ધોરીમાર્ગો પર "ઇલેક્ટ્રિક કોરિડોર"
મારિયા હેલેના બ્રાગા કહે છે કે ત્યાં પહેલેથી જ નક્કર સ્થિતિની બેટરીઓ છે: સિક્કો અથવા બટન કોષો, સિક્કાના કદની બેટરી જેનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, કેટલીક ઘડિયાળોમાં. લેબોરેટરીમાં અન્ય પરિમાણો સાથેની બેટરીઓનું પણ પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે.
કારમાં આ પ્રકારની બેટરી ક્યારે આવશે?
મારિયા હેલેના બ્રાગાના મતે હવે તે ઈન્ડસ્ટ્રી પર નિર્ભર રહેશે. આ સંશોધક અને ગુડનફ પહેલાથી જ ખ્યાલની માન્યતા સાબિત કરી ચૂક્યા છે. વિકાસ બીજાએ કરવો પડશે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તે આવતીકાલે અથવા આવતા વર્ષે નહીં હોય.
આ પ્રયોગશાળા એડવાન્સિસમાંથી વ્યાપારી ઉત્પાદનો તરફ આગળ વધવું એ નોંધપાત્ર પડકાર છે. ઈલેક્ટ્રિક વાહનો પર આ નવી પ્રકારની બેટરી લાગુ થતા જોવામાં હજુ 15 વર્ષ લાગી શકે છે.
મૂળભૂત રીતે, સ્કેલેબલ અને ખર્ચ-અસરકારક ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ શોધવી જરૂરી છે જે આ નવી પ્રકારની બેટરીના ઔદ્યોગિકીકરણ અને વ્યાપારીકરણને મંજૂરી આપે છે. બીજું કારણ સૌથી વધુ વૈવિધ્યસભર સંસ્થાઓ દ્વારા લિથિયમ બેટરીના વિકાસમાં પહેલાથી જ કરવામાં આવેલા મોટા રોકાણો સાથે સંબંધિત છે. સૌથી લોકપ્રિય ઉદાહરણ ટેસ્લાની ગીગાફેક્ટરી હશે.
બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આગામી 10 વર્ષોમાં આપણે લિથિયમ બેટરીની ઉત્ક્રાંતિ જોવાનું ચાલુ રાખવું જોઈએ. તેમની ઉર્જા ઘનતા લગભગ 50% વધવાની ધારણા છે અને તેમની કિંમતમાં 50% ઘટાડો થવાની ધારણા છે. ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીમાં ઝડપી પરિવર્તનની અપેક્ષા રાખવામાં આવતી નથી.
વિવિધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ સાથે, અન્ય પ્રકારની બેટરીઓ તરફ પણ રોકાણો નિર્દેશિત કરવામાં આવી રહ્યા છે, જે વર્તમાન લિથિયમ-આયન બેટરી કરતાં 20 ગણી વધુ ઉર્જા ઘનતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. નક્કર બેટરીઓ દ્વારા હાંસલ કરાયેલા ત્રણ ગણા કરતાં તે શ્રેષ્ઠ છે એટલું જ નહીં, પરંતુ, કેટલાકના મતે, તે આ પહેલા બજારમાં પહોંચી શકે છે.
કોઈપણ રીતે, ઇલેક્ટ્રિક વાહન માટે ભાવિ દૃશ્ય આશાસ્પદ લાગે છે. આ પ્રકારની એડવાન્સ આખરે આંતરિક કમ્બશન એન્જિનવાળા વાહનોની સમકક્ષ સ્પર્ધાત્મકતાના સ્તરને મંજૂરી આપવી જોઈએ. તેમ છતાં, આ બધી પ્રગતિ સાથે, જેમ કે મારિયા હેલેના બ્રાગાની આ શોધ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનોને વૈશ્વિક બજારના 70-80% હિસ્સા સુધી પહોંચવામાં બીજા 50 વર્ષ લાગી શકે છે.