توانائی ذخیرہ کرنے میں پیش رفت: نئے سپر کیپسیٹرز

میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (MIT) کی ایک نئی تحقیق کے مطابق، انسانی تاریخ میں دو سب سے زیادہ عام مواد، سیمنٹ اور کاربن بلیک (بہت باریک چارکول کی طرح)، ایک نئی کم لاگت توانائی کے ذخیرہ کے لیے بنیادی خام مال بن سکتے ہیں۔ نظام

ایم آئی ٹی کے محققین نے پایا ہے کہ یہ دونوں مواد پانی کے ساتھ مل کر سپر کیپیسیٹرز (بیٹریوں کے متبادل) بنا سکتے ہیں، جو برقی توانائی کو ذخیرہ کر سکتے ہیں۔ کہا جاتا ہے کہ یہ ٹیکنالوجی قابل تجدید توانائی کی فراہمی میں اتار چڑھاؤ کے باوجود توانائی کے نیٹ ورک میں استحکام کو برقرار رکھ سکتی ہے، اس طرح قابل تجدید توانائی جیسے شمسی، ہوا اور سمندری توانائی کے استعمال کو فروغ دیتی ہے۔
 

مثال کے طور پر، محققین کا کہنا ہے کہ ان کے سپر کیپسیٹرز کو بالآخر گھر کی کنکریٹ فاؤنڈیشن میں ضم کیا جا سکتا ہے، جہاں وہ بہت کم (یا کوئی) قیمت پر پورے دن کے لیے توانائی ذخیرہ کر سکتے ہیں اور پھر بھی گھر کے لیے درکار ساختی طاقت فراہم کر سکتے ہیں۔ محققین ایک کنکریٹ سڑک کی تعمیر کا بھی تصور کرتے ہیں جو اس سڑک پر چلنے والی الیکٹرک گاڑیوں کو غیر رابطہ چارج دے سکتی ہے۔

تازہ ترین تحقیقی نتائج حال ہی میں پروسیڈنگز آف دی نیشنل اکیڈمی آف سائنسز (PNAS) میں شائع ہوئے ہیں۔

ایک کپیسیٹر اصولی طور پر ایک بہت ہی آسان آلہ ہے، جس میں الیکٹرولائٹ میں ڈوبی ہوئی اور جھلی کے ذریعے الگ ہونے والی دو کوندکٹو پلیٹوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ جب کیپسیٹر پر وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو الیکٹرولائٹ سے مثبت چارج شدہ آئن منفی چارج شدہ پلیٹ پر جمع ہوتے ہیں، جبکہ مثبت چارج شدہ پلیٹیں منفی چارج شدہ آئنوں کو جمع کرتی ہیں۔

پلیٹوں کے درمیان جھلی چارج شدہ آئنوں کی منتقلی کو روکنے کی وجہ سے، چارجز کی یہ علیحدگی پلیٹوں کے درمیان ایک برقی میدان بناتی ہے، اور کپیسیٹر چارج ہو جاتا ہے۔ یہ دونوں بورڈ چارجز کے اس جوڑے کو طویل مدت تک برقرار رکھ سکتے ہیں اور پھر ضرورت پڑنے پر انہیں بہت جلد فراہم کر سکتے ہیں۔ ایک سپر کیپیسیٹر ایک کپیسیٹر ہے جو بہت زیادہ مقدار میں چارج کو ذخیرہ کرسکتا ہے۔
ایک کپیسیٹر جتنی بجلی ذخیرہ کر سکتا ہے اس کا انحصار اس کی ترسیلی پلیٹ کی سطح کے کل رقبے پر ہوتا ہے۔ ٹیم کی طرف سے تیار کردہ نئے سپر کیپیسیٹر کی کلید سیمنٹ پر مبنی مواد تیار کرنے کے طریقہ کار میں مضمر ہے، جس کے حجم کے اندر گھنے اور باہم مربوط کوندکٹو میٹریل نیٹ ورک کی وجہ سے اندرونی سطح کا رقبہ انتہائی بلند ہے۔

خاص طور پر، محققین نے یہ مقصد انتہائی قابل عمل کاربن بلیک، سیمنٹ پاؤڈر، اور پانی کو کنکریٹ کے مرکب میں رکھ کر اور اسے مضبوط کرنے کی اجازت دے کر حاصل کیا۔ جب پانی سیمنٹ کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، تو یہ قدرتی طور پر ڈھانچے میں برانچنگ نیٹ ورک بناتا ہے، اور کاربن ان خالی جگہوں پر منتقل ہو جاتا ہے، جس سے سخت سیمنٹ میں لکیری ڈھانچہ بنتا ہے۔

ان ڈھانچے میں کانٹے دار ڈھانچہ ہے، جس میں بڑی شاخیں چھوٹی شاخوں کو جنم دیتی ہیں، اور اسی طرح، بالآخر نسبتاً چھوٹے حجم کی حد کے اندر ایک بہت بڑا سطحی علاقہ بناتی ہے۔
پھر اس مواد کو معیاری الیکٹرولائٹ مواد میں ڈوبیں، جیسے پوٹاشیم کلورائیڈ (ایک نمک)، جو کاربن کی ساخت پر جمع ہونے والے چارج شدہ ذرات فراہم کرتا ہے۔ محققین نے پایا ہے کہ اس مواد سے بنے دو الیکٹروڈز کو ایک پتلی جگہ یا موصلیت کی تہہ سے الگ کیا جاتا ہے، جو ایک بہت ہی طاقتور سپر کیپیسیٹر بناتا ہے۔

محققین نے بتایا کہ سیمنٹ اور کاربن بلیک دو مواد ہیں جن کی تاریخ کم از کم دو ہزار سال ہے۔ "جب آپ ان کو ایک خاص طریقے سے جوڑتے ہیں، تو آپ کو ایک کنڈکٹیو نانوکومپوزائٹ مواد ملتا ہے، جو اس وقت ہوتا ہے جب چیزیں واقعی دلچسپ ہوجاتی ہیں۔ مزید یہ کہ، ضروری کاربن کا مواد بہت کم ہوتا ہے، جو کہ مرکب کے حجم کا صرف 3 فیصد ہوتا ہے، جو ایک پارگمی شکل بنا سکتا ہے۔ کاربن نیٹ ورک
محققین کا کہنا ہے کہ اس مواد سے بنے سپر کیپیسیٹرز دنیا کو قابل تجدید توانائی کی طرف منتقل کرنے میں مدد دینے کی بڑی صلاحیت رکھتے ہیں۔ غیر خارجی توانائی کے اہم ذرائع، جیسے ہوا کی توانائی، شمسی توانائی، اور سمندری توانائی، سبھی اپنی پیداوار متغیر اوقات میں پیدا کرتے ہیں، جو اکثر بجلی کے استعمال کی چوٹی سے مطابقت نہیں رکھتے۔ اس لیے بجلی ذخیرہ کرنے کے طریقے ضروری ہیں۔

بڑے پیمانے پر توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی مانگ بہت زیادہ ہے، اور موجودہ بیٹریاں بہت مہنگی ہیں اور بنیادی طور پر لیتھیم جیسے مواد پر انحصار کرتی ہیں۔ لیتھیم کی فراہمی محدود ہے، اس لیے سستے متبادل کی فوری ضرورت ہے۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں ہماری ٹیکنالوجی بہت امید افزا ہے کیونکہ سیمنٹ ہر جگہ موجود ہے، "انہوں نے کہا۔
تحقیقی ٹیم نے حساب لگایا کہ 45 کیوبک میٹر سائز کا نینو کاربن بلیک ڈوپڈ کنکریٹ (تقریباً 3.5 میٹر کے قطر کے مکعب کے برابر) میں تقریباً 10-کلو واٹ گھنٹے کی توانائی ذخیرہ کرنے کی کافی صلاحیت ہوگی، جسے ایک گھر کی اوسط یومیہ بجلی کی کھپت۔ کنکریٹ کی اپنی مضبوطی کو برقرار رکھنے کی صلاحیت کی وجہ سے اس مٹیریل پر بنائے گئے گھر سولر پینلز یا ونڈ ملز سے پیدا ہونے والی توانائی کو ایک دن کے لیے ذخیرہ کر سکتے ہیں اور ضرورت پڑنے پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، سپر کیپسیٹرز کی چارجنگ اور ڈسچارجنگ کی رفتار بیٹریوں کی نسبت بہت تیز ہے۔
محققین کا یہ بھی کہنا ہے کہ اس ٹیکنالوجی کا ابتدائی استعمال الگ تھلگ گھروں، عمارتوں یا پاور گرڈ سے دور پناہ گاہوں میں ہو سکتا ہے جو سیمنٹ کے سپر کیپیسیٹرز سے جڑے سولر پینلز سے چل سکتے ہیں۔
انہوں نے کہا کہ یہ نظام بہت قابل توسیع ہے کیونکہ توانائی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت الیکٹروڈ والیوم کا براہ راست کام ہے۔ آپ 1 ملی میٹر موٹے الیکٹروڈ کو 1 میٹر موٹے الیکٹروڈ میں تبدیل کر سکتے ہیں، اور ایسا کرنے سے، آپ بنیادی طور پر اپنی توانائی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کو بڑھا سکتے ہیں، چند سیکنڈ کے لیے ایل ای ڈی روشن کرنے سے لے کر پورے گھر کو بجلی کی فراہمی تک۔

ہماری کمپنی اعلیٰ معیار کے کاپر اینڈ کیپ، فیوز ٹرمینل رابطوں، (الیکٹریکل وہیکل) ای وی فلم کیپسیٹر بس بار، (سولر پاور) پی وی انورٹر بس بار، لیمینیٹڈ بس بار، نئی توانائی کی بیٹریوں کے لیے ایلومینیم کیسز، کاپر/براس/ایلومینیم لیس اسٹیل پر مرکوز ہے۔ سٹیمپنگ پارٹس، اور دیگر برقی مصنوعات میٹل سٹیمپنگ اور ویلڈنگ اسمبلی چین میں 18 سال سے زائد عرصے سے۔ ہم نے ایک چھوٹے سے آپریشن کے طور پر آغاز کیا تھا، لیکن اب چین میں EV اور PV صنعت میں سرکردہ سپلائرز میں سے ایک بن گئے ہیں۔

اگر آپ کو کوئی ضرورت ہے تو، براہ کرم ہم سے بلا جھجھک رابطہ کریں اور ہم جلد از جلد جواب دیں گے!