बिजली भी बनाएगी, खारा पानी भी मीठा करेगी यह बैटरी

सोडियम-आयन बैटरी ऊर्जा भंडारण के लिए एक अधिक टिकाऊ विकल्प प्रदान कर सकती हैं। हाल ही में हुए एक नए शोध से पता चलता है कि ये न केवल बेहतर ऊर्जा दे सकती हैं, बल्कि समुद्र के पानी से नमक हटाने (Desalination) में भी मदद कर सकती हैं।

‘यूनिवर्सिटी ऑफ सरे’ (University of Surrey) के वैज्ञानिकों ने पाया है कि जब सोडियम-आधारित बैटरी सामग्री में उसके प्राकृतिक जल सामग्री (Natural Water Content) को हटाया नहीं जाता, तो उसका प्रदर्शन बहुत बेहतर हो जाता है। आमतौर पर बैटरी शोधकर्ता इस नमी को हटा देते हैं क्योंकि ऐसा माना जाता है कि पानी बैटरी सामग्री को नुकसान पहुंचाता है। लेकिन इस मामले में, पानी को भीतर ही बनाए रखने से एक नाटकीय सुधार देखने को मिला।

लिथियम का एक सस्ता और प्रचुर विकल्प

वर्तमान में स्मार्टफोन, लैपटॉप, इलेक्ट्रिक वाहनों और बड़े ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में लिथियम-आयन बैटरियों का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, लिथियम और इसमें इस्तेमाल होने वाली अन्य सामग्रियां काफी महंगी होती हैं और इनके निष्कर्षण से पर्यावरण पर भारी असर पड़ता है।

इसके विपरीत, सोडियम प्रकृति में प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है। यह समुद्र के पानी और नमक के भंडारों में आसानी से मिल जाता है। सोडियम-आयन बैटरियों के कार्य करने का तरीका काफी हद तक लिथियम बैटरियों जैसा ही होता है, जहाँ सोडियम के कण दो इलेक्ट्रोड के बीच आवाजाही करते हैं।

पानी बनाए रखने से कैसे बढ़ा प्रदर्शन?

‘जर्नल ऑफ मटेरियल्स केमिस्ट्री A’ (Journal of Materials Chemistry A) में प्रकाशित इस अध्ययन में वैज्ञानिकों ने सोडियम वैनेडियम ऑक्साइड (Sodium Vanadium Oxide) नामक सामग्री का अध्ययन किया। उन्होंने इसके हाइड्रेटेड रूप, जिसे नैनोस्ट्रक्चर्ड सोडियम वैनेडेट हाइड्रेट (NVOH) कहा जाता है, पर ध्यान केंद्रित किया। ‘हाइड्रेट’ का मतलब है कि सामग्री की संरचना में पानी के अणु पहले से मौजूद हैं।

सामग्री को गर्म करके पानी बाहर निकालने के बजाय, टीम ने पानी को उसी में रहने दिया। इसके परिणाम उम्मीद से कहीं अधिक बेहतर रहे:

• अधिक चार्ज क्षमता: प्रयोगशाला परीक्षणों में, पानी युक्त इस सामग्री ने सामान्य सोडियम-आयन सामग्रियों की तुलना में लगभग दोगुनी चार्ज क्षमता दर्ज की।
• तेज चार्जिंग: यह सामग्री बहुत तेजी से चार्ज हुई।
• स्थिरता: 400 से अधिक चार्ज चक्रों (Charge Cycles) के बाद भी बैटरी ने लगातार और विश्वसनीय प्रदर्शन किया।

इस शोध के प्रमुख लेखक और यूनिवर्सिटी ऑफ सरे के रिसर्च फेलो डॉ. डैनियल कमांड्यूर (Dr. Daniel Commandeur) ने बताया:

“हमारे परिणाम पूरी तरह से अप्रत्याशित थे। सोडियम वैनेडियम ऑक्साइड का उपयोग वर्षों से हो रहा है और लोग आमतौर पर पानी हटाने के लिए इसे गर्म करते हैं। हमने इस पुरानी धारणा को चुनौती दी और परिणाम हमारी उम्मीदों से काफी बेहतर रहे।”

खारे पानी में भी किया काम, साथ ही हटाया नमक

जब शोधकर्ताओं ने इस सामग्री को खारे पानी में रखा, तब भी इसने बिना किसी रुकावट के प्रभावी ढंग से काम किया।

काम करने के साथ-साथ, इस प्रणाली ने पानी में घुले हुए नमक को भी अलग करना शुरू कर दिया। सोडियम-आधारित सामग्री ने पानी से सोडियम को आकर्षित किया, जबकि ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड ने क्लोराइड को बाहर निकाला। इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रोकेमिकल डिसैलिनेशन (Electrochemical Desalination) कहा जाता है।

डॉ. कमांड्यूर ने आगे कहा:

“खारे पानी में इस सामग्री का सफल संचालन यह दर्शाता है कि ये बैटरियां सिर्फ ऊर्जा भंडारण ही नहीं करेंगी, बल्कि पानी से नमक हटाने में भी मदद कर सकती हैं। भविष्य में हम ऐसी प्रणालियां बना सकते हैं जहां समुद्री पानी खुद एक सुरक्षित और मुफ्त इलेक्ट्रोलाइट के रूप में काम करे और साथ ही पीने का साफ पानी भी तैयार करे।”

भविष्य की राह और विनिर्माण में आसानी

यह तकनीक तटीय क्षेत्रों के लिए बेहद उपयोगी साबित हो सकती है, जहां सौर या पवन ऊर्जा को स्टोर करने के साथ-साथ समुद्री पानी से ताजा पानी तैयार किया जा सकेगा।

इसके अलावा, यह खोज बैटरियों के निर्माण को भी सरल बना सकती है। निर्माताओं को सामग्री से पानी सुखाने की अतिरिक्त और खर्चीली प्रक्रिया से मुक्ति मिलेगी, जिससे लागत और समय दोनों की बचत होगी। हालांकि, इस तकनीक को वाणिज्यिक स्तर पर लाने के लिए अभी और परीक्षणों की आवश्यकता है।

क्रेडिट/स्रोत : यह लेख यूनिवर्सिटी ऑफ सरे (University of Surrey) द्वारा प्रदान की गई शोध सामग्री और जानकारी पर आधारित है।