ईंधन कोशिकाओं के लिए नई सामग्री आपको दीर्घकालिक "ऊर्जा कोशिकाएं" बनाने की अनुमति देती है

लिथियम बैटरी सौर पैनलों या हरित बिजली के अन्य स्रोतों से उत्पन्न ऊर्जा के भंडारण के लिए एक उत्कृष्ट समाधान है। लेकिन उन्हें जल्दी से छुट्टी दे दी जाती है, इसलिए यह एक अल्पकालिक समाधान है - ऊर्जा को बचाने के लिए "भविष्य के लिए" काम नहीं करेगा। इसके अलावा, वास्तव में बड़ी मात्रा में ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए बहुत बड़े पैमाने पर भंडारण सुविधाओं की आवश्यकता होती है (एक ऐसा ऑस्ट्रेलिया में एलोन मस्क द्वारा बनाया गया था)।

विशेषज्ञ कई वर्षों से एक उपयुक्त समाधान की तलाश कर रहे हैं, लेकिन अभी तक कुछ भी कट्टरपंथी नहीं बना है। हालांकि, हाल ही में ईंधन कोशिकाएं जो ऊर्जा उत्पन्न करती हैं, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन, अधिक लोकप्रिय हो गई हैं। दूसरे दिन यह एक नए प्रकार की ईंधन कोशिकाओं के बारे में जाना गया जो एक ही समय में दो दिशाओं में काम करती हैं - वे मीथेन या हाइड्रोजन से बिजली उत्पन्न कर सकती हैं, या वे ऊर्जा का उपभोग कर सकती हैं और मीथेन या हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती हैं।

सेल की दक्षता काफी अधिक है: यदि आप मीथेन या हाइड्रोजन के उत्पादन पर एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा खर्च करते हैं, और फिर सब कुछ विपरीत दिशा में चलते हैं, तो आप पहले खर्च की गई बिजली का 75% प्राप्त कर सकते हैं। सिद्धांत रूप में, बहुत अच्छा।

प्रतिबंध

बैटरियों, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, बिजली की दीर्घकालिक आपूर्ति के लिए बहुत अच्छे नहीं हैं। अन्य नुकसान धीमी गति से रिचार्जिंग गति और उच्च लागत हैं। एक अच्छा समाधान बहने वाली बैटरी हो सकता है, जिसका उपयोग अधिक से अधिक किया जाता है।



एक बहने वाली (रेडॉक्स) बैटरी एक विद्युत ऊर्जा भंडारण उपकरण है जो एक पारंपरिक बैटरी और ईंधन सेल के बीच एक क्रॉस है। एक तरल इलेक्ट्रोलाइट, जिसमें धातु लवण का एक समाधान होता है, को कोर के माध्यम से पंप किया जाता है, जिसमें एक धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड होते हैं, जिसे एक झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है। कैथोड और एनोड के बीच उत्पन्न होने वाले आयन एक्सचेंज से बिजली का उत्पादन होता है।

लेकिन तात्कालिक रिचार्जेबल बैटरी पारंपरिक बैटरी के रूप में कुशल नहीं हैं, लेकिन उनमें इस्तेमाल होने वाली इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर विषाक्त होती है या जंग का कारण बनती है (और कभी-कभी दोनों)।

लंबे समय तक ऊर्जा का भंडारण करने का एक विकल्प अतिरिक्त बिजली को ईंधन में बदलना है। लेकिन यहां सब कुछ इतना सरल नहीं है, ऊर्जा को ईंधन में परिवर्तित करने की सामान्य योजनाएं ऊर्जा-गहन हैं, इसलिए प्रणाली की दक्षता कभी भी उच्च नहीं होगी। इसके अलावा, प्रतिक्रिया उत्प्रेरक आमतौर पर महंगे होते हैं।

लागत को कम करने का एक तरीका एक प्रतिवर्ती (रिवर्स) ईंधन सेल का उपयोग करना है। सिद्धांत रूप में, वे नए नहीं हैं। आगे की दिशा में काम करते समय, ईंधन सेल हाइड्रोजन या मीथेन को ईंधन के रूप में लेते हैं और बिजली पैदा करते हैं। विपरीत दिशा में काम करते हुए, वे बिजली का उपभोग करके ईंधन उत्पन्न करते हैं।

बस प्रतिवर्ती ईंधन कोशिकाएं लंबे समय तक ऊर्जा भंडारण के लिए आदर्श होती हैं, साथ ही साथ मीथेन या हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए जहां उन्हें आवश्यकता होती है।

वे अभी तक सार्वभौमिक रूप से उपयोग क्यों नहीं किए गए हैं? क्योंकि सिद्धांत रूप में सब कुछ बहुत अच्छा लगता है, लेकिन व्यवहार में दुर्गम कठिनाइयाँ हैं। सबसे पहले, ऐसे कई तत्वों को काम करने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। दूसरे, वे शुद्ध हाइड्रोजन (ज्यादातर मामलों में) के बजाय हाइड्रोजन और पानी के मिश्रण का उत्पादन करते हैं। तीसरा, चक्र दक्षता बहुत छोटी है। चौथा, अधिकांश मौजूदा तत्वों में उत्प्रेरक तेजी से नष्ट हो जाता है।

रास्ता बाहर

यह कोलोराडो स्कूल ऑफ माइंस के शोधकर्ताओं द्वारा प्रस्तावित किया गया था । उन्होंने प्रतिवर्ती प्रोटॉन-सिरेमिक इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं की संभावनाओं का अध्ययन किया। ऊर्जा पैदा करते समय, वे बहुत कुशल होते हैं, साथ ही उन्हें बहुत उच्च तापमान की आवश्यकता नहीं होती है - औद्योगिक प्रक्रियाओं या पारंपरिक उत्पादन उत्पादन से अपशिष्ट गर्मी के पर्याप्त स्रोत हैं।

वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रोड के लिए सामग्री के रूप में Ba / Ce / Zr / Y / Yb और Ba / Co / Zr / Y की पेशकश करके प्रौद्योगिकी में सुधार किया है। उनके काम के लिए, 500 डिग्री सेल्सियस के तापमान की आवश्यकता होती है, जो कोई समस्या नहीं है, साथ ही सिस्टम को आपूर्ति की गई ऊर्जा का 97% उत्पादन में शामिल है। इस मामले में, कोशिकाएं पानी या पानी और कार्बन डाइऑक्साइड पर काम करती हैं। वे हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं, पहले मामले में, या मीथेन, दूसरे में।

सिस्टम की दक्षता लगभग 75% है। बैटरी जितना अच्छा नहीं है, लेकिन अधिकांश उद्देश्यों के लिए, यह पर्याप्त है। इस मामले में, इलेक्ट्रोड नष्ट नहीं होते हैं। 1200 घंटे के परीक्षण के बाद, यह पता चला कि सामग्री व्यावहारिक रूप से नीचा नहीं है।

सच है, एक और समस्या बनी हुई है - इलेक्ट्रोड बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली शुरुआती सामग्रियों की उच्च लागत। एक ही ytterbium की लागत लगभग $ 14,000 प्रति किलोग्राम है, इसलिए वास्तव में बड़ी ईंधन कोशिकाओं का निर्माण करना काफी महंगा हो सकता है।

लेकिन, शायद, डेवलपर्स इस समस्या को हल करने में सक्षम होंगे - किसी भी मामले में, इस दिशा में काम पहले से ही चल रहा है।