இந்த பெயரை சரிசெய்யவும்: மரியா ஹெலினா பிராகா. இந்த போர்த்துகீசியப் பெயருக்குப் பின்னால், போர்டோ பல்கலைக்கழகத்தின் பொறியியல் பீடத்தைச் சேர்ந்த ஒரு ஆராய்ச்சியாளரைக் காண்கிறோம், அவர் தனது பணிக்கு நன்றி, லித்தியம் அயன் பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தின் உறுதியான முன்னேற்றத்திற்கு பங்களித்திருக்கலாம்.
அவரது பங்களிப்பு எலக்ட்ரோலைட் கண்ணாடியின் கண்டுபிடிப்பைச் சுற்றி வருகிறது, மேலும் புதிய தலைமுறை பேட்டரிகளை உருவாக்கலாம் - திட நிலை -, இது பாதுகாப்பானது, அதிக சுற்றுச்சூழல், மலிவு மற்றும் 3 மடங்கு அதிக திறன் கொண்டதாக இருக்கும். இந்த உற்சாகம் ஏன் என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, லித்தியம்-அயன் (Li-ion) பேட்டரிகளைப் பற்றி தெரிந்து கொள்வது நல்லது.
லி-அயன் பேட்டரிகள் இன்று மிகவும் பொதுவானவை. மற்ற வகை பேட்டரிகளை விட அவை நிறைய நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவற்றின் வரம்புகளும் உள்ளன.
ஸ்மார்ட்போன்கள், மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் பிற மின்னணு சாதனங்களில் அவற்றைக் காணலாம். தேவையான ஆற்றலை வழங்க, அவை லித்தியம் அயனிகளை அனோட் (பேட்டரியின் எதிர்மறைப் பக்கம்) மற்றும் கேத்தோடிற்கு (நேர்மறை பக்கம்) இடையே கொண்டு செல்ல திரவ எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன.
இந்த திரவம் விஷயத்தின் இதயத்தில் உள்ளது. லித்தியம் பேட்டரிகளை விரைவாக சார்ஜ் செய்வது அல்லது வெளியேற்றுவது டென்ட்ரைட்டுகள் உருவாக வழிவகுக்கும், அவை லித்தியம் இழைகள் (கடத்திகள்). இந்த இழைகள் உட்புற குறுகிய சுற்றுகளை ஏற்படுத்தலாம், அவை தீ மற்றும் வெடிப்புகளை கூட ஏற்படுத்தும்.
மரியா ஹெலினா பிராகாவின் கண்டுபிடிப்பு
திரவ எலக்ட்ரோலைட்டை ஒரு திட எலக்ட்ரோலைட்டுடன் மாற்றுவது டென்ட்ரைட்டுகள் உருவாவதைத் தடுக்கிறது. மரியா ஹெலினா ப்ராகா, ஜார்ஜ் ஃபெரீராவுடன் இணைந்து, தேசிய ஆற்றல் மற்றும் புவியியல் ஆய்வகத்தில் பணிபுரிந்தபோது, துல்லியமாக ஒரு திடமான எலக்ட்ரோலைட்டைக் கண்டுபிடித்தார்.
புதுமை ஒரு திடமான கண்ணாடி எலக்ட்ரோலைட்டின் பயன்பாட்டை உள்ளடக்கியது, இது கார உலோகங்களில் (லித்தியம், திட அல்லது பொட்டாசியம்) கட்டப்பட்ட அனோடைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இது வரை சாத்தியமில்லாத ஒன்று. விட்ரஸ் எலக்ட்ரோலைட்டின் பயன்பாடு கேத்தோடின் ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிப்பது மற்றும் பேட்டரி ஆயுள் சுழற்சியை நீடிப்பது போன்ற சாத்தியக்கூறுகளின் உலகத்தைத் திறந்துள்ளது.
இந்த கண்டுபிடிப்பு 2014 இல் ஒரு கட்டுரையில் வெளியிடப்பட்டது மற்றும் அறிவியல் சமூகத்தின் கவனத்தை ஈர்த்தது. இன்றைய லித்தியம் பேட்டரியின் "தந்தை" ஜான் குட்னஃப் அடங்கிய சமூகம். 37 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் வணிக ரீதியாக சாத்தியமானதாக மாற அனுமதிக்கும் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தை அவர் இணைந்து கண்டுபிடித்தார். டெக்சாஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியரான 94 வயதான அவர் போர்த்துகீசிய ஆராய்ச்சியாளரின் கண்டுபிடிப்புக்கான தனது உற்சாகத்தை அடக்க முடியவில்லை.
மரியா ஹெலினா ப்ராகா அமெரிக்காவிற்குச் சென்று ஜான் குட்எனஃபுக்கு தனது கண்ணாடியாலான எலக்ட்ரோலைட் ஒரு திரவ எலக்ட்ரோலைட்டின் அதே வேகத்தில் அயனிகளை நடத்த முடியும் என்பதை நிரூபிக்க நீண்ட நேரம் எடுக்கவில்லை. அப்போதிருந்து, இருவரும் திட-நிலை பேட்டரி ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் ஒத்துழைத்தனர். இந்த ஒத்துழைப்பு ஏற்கனவே எலக்ட்ரோலைட்டின் புதிய பதிப்பை உருவாக்கியுள்ளது.
திட-நிலை பேட்டரியின் ஒத்துழைப்பு மற்றும் மேம்பாட்டில் Goodenough இன் தலையீடு இந்த கண்டுபிடிப்புக்கு தேவையான நம்பகத்தன்மையை வழங்குவதற்கு கருவியாக உள்ளது.
சாலிட் ஸ்டேட் பேட்டரியின் நன்மைகள்
நன்மைகள் நம்பிக்கைக்குரியவை:- மின்னழுத்தத்தின் அதிகரிப்பு, அதே தொகுதிக்கு அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியை அனுமதிக்கும் - மிகவும் கச்சிதமான பேட்டரியை அனுமதிக்கிறது
- டென்ட்ரைட் உற்பத்தி இல்லாமல் வேகமாக ஏற்றுவதை அனுமதிக்கிறது - 1200 சுழற்சிகளுக்கு மேல்
- அதிக சார்ஜ்/டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகள் நீண்ட பேட்டரி ஆயுளை அனுமதிக்கும்
- சிதைவு இல்லாமல் ஒரு பரந்த வெப்பநிலை வரம்பில் செயல்பட அனுமதிக்கிறது - முதல் பேட்டரிகள் -60º செல்சியஸில் செயல்பட முடியும்
- லித்தியத்திற்குப் பதிலாக சோடியம் போன்ற பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் குறைந்த விலைக்கு நன்றி
கடல் நீரிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படும் மேற்கூறிய சோடியம் போன்ற சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பொருட்களைக் கொண்டு செல்களை உருவாக்க முடியும் என்பது மற்றொரு பெரிய நன்மை. அவற்றின் மறுசுழற்சி கூட ஒரு பிரச்சினை அல்ல. ஒரே குறை என்னவென்றால், நீங்கள் அதை அழைக்கலாம் என்றால், இந்த திடமான பேட்டரிகளை ஏற்றுவதற்கு உலர்ந்த மற்றும் முன்னுரிமை ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழல் தேவைப்படுகிறது.
தவறவிடக் கூடாது: வலுவூட்டப்பட்ட தேசிய நெடுஞ்சாலைகளில் "மின்சார வழித்தடங்கள்"
மரியா ஹெலினா பிராகா கூறுகையில், ஏற்கனவே திட நிலை பேட்டரிகள் உள்ளன: நாணயம் அல்லது பொத்தான் செல்கள், நாணய அளவிலான பேட்டரிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, சில கடிகாரங்களில். மற்ற பரிமாணங்களைக் கொண்ட பேட்டரிகளும் ஆய்வகத்தில் சோதனை செய்யப்பட்டுள்ளன.
காரில் இந்த வகையான பேட்டரி எப்போது நடக்கும்?
மரியா ஹெலினா பிராகாவின் கூற்றுப்படி, இது இப்போது தொழில்துறையைப் பொறுத்தது. இந்த ஆய்வாளரும் குட்எனஃப்பும் ஏற்கனவே கருத்தின் செல்லுபடியை நிரூபித்துள்ளனர். வளர்ச்சியை மற்றவர்கள் செய்ய வேண்டும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அது நாளை அல்லது அடுத்த ஆண்டு இருக்காது.
இந்த ஆய்வக முன்னேற்றங்களிலிருந்து வணிகப் பொருட்களுக்கு மாறுவது கணிசமான சவாலாகும். மின்சார வாகனங்களில் இந்த புதிய வகை பேட்டரி பயன்படுத்தப்படுவதற்கு இன்னும் 15 ஆண்டுகள் ஆகலாம்.
அடிப்படையில், இந்த புதிய வகை பேட்டரிகளின் தொழில்மயமாக்கல் மற்றும் வணிகமயமாக்கலை அனுமதிக்கும் அளவிடக்கூடிய மற்றும் செலவு குறைந்த தொழில்துறை செயல்முறைகளைக் கண்டறிவது அவசியம். மற்றொரு காரணம் லித்தியம் பேட்டரிகளின் முன்னேற்றத்தில் ஏற்கனவே பல்வேறு நிறுவனங்களால் செய்யப்பட்ட பெரிய முதலீடுகளுடன் தொடர்புடையது. மிகவும் பிரபலமான உதாரணம் டெஸ்லாவின் ஜிகாஃபாக்டரி ஆகும்.
வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அடுத்த 10 ஆண்டுகளில் லித்தியம் பேட்டரிகளின் பரிணாமத்தை நாம் தொடர்ந்து பார்க்க வேண்டும். அவற்றின் ஆற்றல் அடர்த்தி சுமார் 50% உயரும் மற்றும் அவற்றின் செலவு 50% குறையும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. திட-நிலை பேட்டரிகளுக்கு வாகனத் துறையில் விரைவான மாற்றம் எதிர்பார்க்கப்படாது.
தற்போதைய லித்தியம்-அயன் பேட்டரியை விட 20 மடங்கு அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியை அடையக்கூடிய பல்வேறு இரசாயன எதிர்வினைகளுடன், மற்ற வகை பேட்டரிகளை நோக்கி முதலீடுகள் செலுத்தப்படுகின்றன. திடமான பேட்டரிகளால் அடையப்பட்ட மூன்று மடங்கு அதிகமாக இருப்பது மட்டுமல்லாமல், சிலரின் கூற்றுப்படி, இது சந்தைக்கு முன்பே சென்றடையக்கூடும்.
எப்படியிருந்தாலும், எதிர்கால சூழ்நிலை மின்சார வாகனத்திற்கு நம்பிக்கைக்குரியதாகத் தெரிகிறது. இந்த வகை முன்கூட்டியே, உள் எரிப்பு இயந்திரங்களைக் கொண்ட வாகனங்களுக்குச் சமமான போட்டித்தன்மையை இறுதியாக அனுமதிக்க வேண்டும். அப்படியிருந்தும், மரியா ஹெலினா பிராகாவின் இந்த கண்டுபிடிப்பு போன்ற அனைத்து முன்னேற்றங்களுடனும், மின்சார வாகனங்கள் உலக சந்தையில் 70-80% பங்கை எட்ட இன்னும் 50 ஆண்டுகள் ஆகலாம்.