ठुलो मात्राको ऊर्जा भण्डारण सस्तो बनाउन फलाममा आधारित थ्रीडी-प्रिन्टेड ब्याट्री डिजाइन विकास

काठमाडौं । बेलायतको क्विन्स युनिभर्सिटी बेलफास्टका अनुसन्धानकर्ताहरूले ठुलो मात्रामा नवीकरणीय ऊर्जा भण्डारण गर्न सकिने कम लागतको फ्लो ब्याट्रीको थ्रीडी प्रिन्टेड डिजाइन विकास गरेका छन् । नयाँ ब्याट्रीले शून्य हरित ग्यास (नेट-जिरो) उत्सर्जनको लक्ष्य हासिल गर्न महत्वपूर्ण योगदान पुर्‍याउन सक्ने अनुसन्धानमा संलग्न वैज्ञानिकहरूले बताएका छन् । 

फ्लो ब्याट्रीलाई नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोग विस्तार गर्न महत्वपूर्ण प्रविधिका रूपमा हेरिन्छ । यसले हावा नचल्दा वा घाम नलाग्दा पनि पहिले उत्पादन भएको सौर्य तथा हावाबाट उत्पादित ऊर्जालाई भण्डारण गरी आवश्यक पर्दा प्रयोग गर्न सकिन्छ ।

तर, अहिले प्रयोग भइरहेका फ्लो ब्याट्रीहरू महँगा छन् र तिनमा मुख्य रूपमा भानेडियम नामक धातु प्रयोग गरिन्छ, जुन विश्वका सीमित स्थानमा मात्र उत्पादन हुन्छ । अहिले क्विन्स विश्वविद्यालका वैज्ञानिकहरूले फलाममा आधारित नयाँ फलो ब्याट्री विकास गरेका हुन् । यसका लागि आवश्यक सामग्री सहजै रूपमा उपलब्ध हुने अनुसन्धानकर्ताहरूको भनाइ छ । 

अनुसन्धानकर्ताहरूले यसले नवीकरणीय ऊर्जा प्रविधिको विकासलाई तीव्र बनाउने, अनुसन्धानलाई अझ विश्वसनीय बनाउने र प्रयोगशालामा प्राप्त नतिजालाई व्यावसायिक तथा ठुलो स्तरको ऊर्जा भण्डारण प्रणालीमा विस्तार गर्न सहज बनाउने अपेक्षा गरेका छन् ।

यो खोज कसरी सम्भव भयो ?

पोस्ट-डक्टोरल अनुसन्धानकर्ता डा. ह्युग ओ’कनरले आफ्नो पीएचडी अध्ययनका लागि फ्लो ब्याट्री आवश्यक परेपछि यसको डिजाइनमा प्रयोग र सुधार गर्न थालेका थिए । तर एउटा फलो ब्याट्री किन्न २,००० देखि ३,००० पाउण्ड (४ लाख ११ हजारदेखि ६ लाख १७ हजार रुपैयाँ) सम्म खर्च हुने थाहा पाएपछि उनले कम लागतको विकल्प विकास गर्ने प्रयास सुरु गरेका हुन् । उनले विकास गरेको डिजाइनको लागत करिब ७४ पाउण्ड (१५ हजार रुपैयाँ) मात्र पर्छ । यसमा तरल इलेक्ट्रोलाइट बग्ने थ्रीडी-प्रिन्ट गरिएका भाग, मेम्ब्रेन, ग्यास्केट, इलेक्ट्रोड र करेन्ट कलेक्टरलगायत करिब १० वटा मुख्य भाग समावेश छन् ।

“मैले थ्रीडी प्रिन्टरबाट ती सेलहरू बनाउन थालेँ र डिजाइनमा धेरै साना-साना सुधार गरेँ । धेरै पटक परीक्षण र असफलतापछि अन्ततः यो डिजाइन निकै प्रभावकारी रूपमा काम गर्न थाल्यो’, डा. ओ’कनरले भने । उनले थ्रीडी प्रिन्टरबाट तयार गरेको उक्त ब्याट्री सेलले आफ्नो पीएचडी अनुसन्धानका लागि आवश्यक सबै परीक्षण गर्न सम्भव बनायो ।

तर त्यसबाट प्राप्त नतिजालाई अन्य अनुसन्धानसँग तुलना गर्ने क्रममा डा. ओ’कोनरले आफूले खोजेजस्तो समान मापदण्ड (स्ट्यान्डर्ड) भेट्टाउन सकेनन् ।

“विभिन्न सम्मेलन, बैठक र छलफलका क्रममा हामीले अन्य अनुसन्धानकर्ताहरूले पनि ठ्याक्कै यस्तै समस्या भोगिरहेको पायौं । हाम्रा धेरै सहकर्मी पनि यस कामप्रति निकै उत्साहित थिए”,. डा. ओ’कनरले भने । “त्यसपछि हामी यस्तो अवस्थामा पुग्यौं जहाँ हामीसँग निकै राम्रो र कम लागतको ब्याट्री सेलको डिजाइन थियो र हामी सबैले एउटै समस्याको समाधान खोजिरहेका थियौं”, उनले थपे ।

सामान्यतया यस्ता आविष्कारलाई अनुसन्धान संस्थाहरूले व्यावसायीकरण गर्छन् । यसबाट प्राप्त आम्दानीले भविष्यका अनुसन्धानका लागि आवश्यक वित्तीय स्रोत जुटाउन सहयोग पुर्‍याउँछ । तर आफ्ना अनुसन्धान निर्देशकसँगको छलफलपछि डा. ओ’कनर र उनको टोलीले यो डिजाइनलाई पेटेन्ट गरेर व्यावसायीकरण गर्नेभन्दा अन्तर्राष्ट्रिय अनुसन्धान समुदायलाई निःशुल्क उपलब्ध गराउने निर्णय गरेका छन् । यसले ऊर्जा भण्डारणसम्बन्धी अनुसन्धानलाई अझ तीव्र गति दिने उनीहरूको विश्वास छ ।

के हो फ्लो ब्याट्री ?

फ्लो ब्याट्री भनेको ऊर्जा भण्डारण गर्ने यस्तो उपकरण हो, जसले लिथियम-आयन ब्याट्रीजस्तो ठोस इलेक्ट्रोडमा नभई तरल पदार्थ (इलेक्ट्रोलाइट) मा ऊर्जा सञ्चित गर्छ । फ्लो ब्याट्रीमा प्रयोग हुने यी तरल पदार्थमा सामान्यतया भानेडियम नामक धातु हुन्छ । तर पृथ्वीको भित्रि भाग (क्रस्ट) मा भानेडियमको मात्रा लिथियमभन्दा बढी भए पनि यसलाई उत्खनन गर्न कठिन छ र यसको मूल्य तथा आपूर्तिमा आर्थिक र भूराजनीतिक कारणले धेरै उतारचढाव हुने गर्छ ।

यही कारणले, फ्लो ब्याट्रीलाई नेट-जिरो लक्ष्य हासिल गर्न नवीकरणीय ऊर्जाको क्षेत्रमा गेम चेन्जर प्रविधि मानिए पनि उच्च लागत र भूराजनीतिक चुनौतीका कारण यसको व्यापक विकास हुन सकेको छैन । चीनले यस प्रविधिमा आधारित केही ठुला-स्तरका ऊर्जा भण्डारण प्रणाली निर्माण गरिसकेको छ भने स्कटल्यान्डमा पनि यसको परीक्षण गरिएको छ ।

तर अनुसन्धानका नतिजामा एकरूपता (स्ट्यान्डर्डाइजेसन) नहुँदा विश्वभर यस प्रविधिको विकासले अपेक्षित गति लिन सकेको छैन । त्यसैले विभिन्न अनुसन्धान संस्थाले एउटै डिजाइन र उपकरण प्रयोग गरेर समान परीक्षण गर्न सक्ने भएपछि वैज्ञानिकले अनुसन्धानका नतिजालाई अझ विश्वसनीय प्रमाणका रूपमा उपयोग गर्न सक्ने भएका छन् ।

फ्लो ब्याट्री किन महत्त्वपूर्ण छन् ?

विश्वभर अहिले नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोग तीव्र रूपमा बढिरहेको छ ।

विश्वव्यापी रूपमा गत वर्ष नवीकरणीय स्रोतबाट उत्पादन भएको विद्युतले पहिलो पटक कोइलाबाट उत्पादन भएको विद्युतलाई उछिनेको थियो । त्यस्तै, बेलायतले पनि आफ्नो इतिहासमै सबैभन्दा धेरै विद्युत नवीकरणीय स्रोतबाट उत्पादन गरेको रेकर्ड बनाएको छ । तर त्यसका लागि उत्पादन भएको सबै ऊर्जा भरपर्दो र कम लागतमा भण्डारण गर्न सक्ने प्रविधि आवश्यक हुन्छ, ताक हावा नचल्दा वा पर्याप्त घाम नलाग्दा पनि त्यही ऊर्जा प्रयोग गर्न सकियोस् ।

यस्तै, ठुलो मात्रामा ऊर्जा भण्डारण गर्न सकिएमा विद्युतको माग कम भएका बेला ग्रिडमा अतिरिक्त भार नपरोस् भनेर हावाबाट चल्ने टर्बाइन बन्द गर्नुपर्ने अवस्था पनि कम हुनेछ । यसले उत्पादन भएको नवीकरणीय ऊर्जाको खेर जाने मात्रा घटाउन मद्दत गर्नेछ ।

क्विन्सका वैज्ञानिकहरू अहिले आफ्नो अनुसन्धानलाई ठुलो स्तरमा विस्तार गर्ने चरणमा छन् । उनीहरूले थ्रीडी-प्रिन्ट गरिएका धेरै ब्याट्री सेलहरूलाई एउटै स्ट्याकमा जोडेर औद्योगिक स्तरमा यो प्रविधि कत्तिको प्रभावकारी हुन्छ भन्ने परीक्षण गरिरहेका छन् ।

वैज्ञानिकहरूका अनुसार एकल सेलदेखि स्ट्याक र त्यसपछि पूर्ण ऊर्जा भण्डारण प्रणालीसम्मको परीक्षणले यो प्रविधिलाई कति टाढासम्म विकास गर्न सकिन्छ र प्रयोग गरिरहेको रसायनलाई कति प्रभावकारी बनाउन सकिन्छ भन्ने मूल्याङ्कन गर्न सहयोग गर्नेछ ।

पछिल्लो अध्यावधिक: साउन १०, २०८३ १४:१८

टिप्पणीहरू