શું હાઇડ્રોજન તત્વ ઉમેરવા માટે લિથિયમ આયન બેટરીનું જીવન વધારી શકાય છે?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

રૌન્સ રિફો મૂર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL) ના સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે લિથિયમ-આયન બેટરીના ઇલેક્ટ્રોડમાં હાઇડ્રોજન તત્વ ઉમેરવામાં આવે તો બેટરીની ક્ષમતામાં ઘણો સુધારો થઈ શકે છે, જે ઓપરેટિંગ સમય લંબાવશે અને ટ્રાન્સમિશન કામગીરીને વેગ આપશે. લિથિયમ આયન બેટરી એક રિચાર્જેબલ બેટરી પ્રકારની છે, અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન લિથિયમ આયન બેટરીમાંથી પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડમાં ખસેડવામાં આવે છે, અને ચાર્જિંગ દરમિયાન પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડનો લિથિયમ આયન નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં પાછો ખસેડવામાં આવે છે. લિથિયમ આયન બેટરી એક રિચાર્જેબલ બેટરી પ્રકારની છે, અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન લિથિયમ આયન બેટરીમાંથી પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડમાં ખસેડવામાં આવે છે, અને ચાર્જિંગ દરમિયાન પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડનો લિથિયમ આયન નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં પાછો ખસેડવામાં આવે છે.

લિથિયમ આયન બેટરીમાં ઘણી મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ હોય છે, વોલ્ટેજ અને ઉર્જા ઘનતા, આ લાક્ષણિકતાઓનું પ્રદર્શન આખરે લિથિયમ આયનો અને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના સંયોજન દ્વારા નક્કી થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડની રચનામાં, રસાયણશાસ્ત્ર અને આકારોમાં સૂક્ષ્મ ફેરફારો લિથિયમ આયનો તેમના મજબૂત બંધન સાથે કેવી રીતે મજબૂત રીતે જોડાયેલા છે તેના પર નોંધપાત્ર અસર કરી શકે છે. પ્રયોગો અને ગણતરીઓ દ્વારા, લિવરમોર નેશનલ લેબના સંશોધન શોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે લિથિયમ-આયન બેટરીમાં, હાઇડ્રોજન-ટ્રીટેડ ગ્રેફિન ફોમ ઇલેક્ટ્રોડ ઉચ્ચ ક્ષમતા અને ઝડપી ટ્રાન્સમિશન ક્ષમતા દર્શાવે છે.

"આ તારણો ગુણવત્તા વિશ્લેષણ પૂરું પાડે છે, જે ગ્રાફીન સામગ્રી પર આધારિત ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇન કરવામાં મદદ કરે છે," LLNL સામગ્રી વૈજ્ઞાનિક મોરિસવાંગે જણાવ્યું હતું. તેઓ નેચરલ સાયન્સ રિપોર્ટ (નેચરસાયન્ટિફિકરિપોર્ટ્સ જર્નલ) માં પ્રકાશિત થયેલા આના લેખકોમાંના એક છે. લિથિયમ-આયન બેટરી અને સુપરકેપેસિટર સહિતના ઊર્જા સંગ્રહ તત્વોના વાણિજ્યિક ઉપયોગમાં ગેલિન સામગ્રીનો ઉપયોગ, ઓછા ખર્ચે આ સામગ્રીનું ઉત્પાદન કરવાની ક્ષમતાને ગંભીર અસર કરે છે.

સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી રાસાયણિક સંશ્લેષણ પદ્ધતિ આખરે મોટી સંખ્યામાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ છોડી દેશે, જેના કારણે ગ્રાફીનના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રદર્શનની અસરો નક્કી કરવી મુશ્કેલ છે. લિવરમોર લેબના સંશોધકોના પ્રયોગોમાં જાણવા મળ્યું છે કે હાઇડ્રોજન તત્વ ઇરાદાપૂર્વક અનાજથી ભરપૂર ગ્રાફીનના બેઝ ટેમ્પરેચર ટ્રીટમેન્ટમાં સુધારો કરે છે, જે વાસ્તવમાં રેટ ક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. હાઇડ્રોજન તત્વની ખામીઓ અને ગ્રાફીનમાં ખામીઓ પછી, નાના છિદ્રો ખુલે છે, જે લિથિયમ આયનોને સરળતાથી પ્રવેશ કરી શકે છે, જેનાથી ટ્રાન્સમિશન દરમાં સુધારો થાય છે.

નવા ધાર સાથે જોડાયેલા લિથિયમ આયન દ્વારા વધુ ચક્રીય ક્ષમતા પૂરી પાડી શકાય છે (મોટાભાગે હાઇડ્રોજન તત્વને વળગી રહેવાની શક્યતા). "ઇલેક્ટ્રોડનું પ્રદર્શન સુધારણા એક મહત્વપૂર્ણ સફળતા છે, જે વાસ્તવિક દુનિયાના વધુ એપ્લિકેશનો ખોલી શકે છે," લિવરમોર લેબોરેટરી મટિરિયલ્સ સાયન્સના પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક અને સંશોધન પત્રોના મહત્વપૂર્ણ લેખકે જણાવ્યું હતું. ગ્રાફીનના લિથિયમ આયન સંગ્રહ ગુણધર્મોમાં હાઇડ્રોજનેશન અને હાઇડ્રોજનેશન ખામીઓના ઉપયોગ માટે અરજી કરવા માટે, સંશોધકોએ તેના 3D ગ્રાફીન નેનોફોમ (GNF) ના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગુણધર્મો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીને, બંધનકર્તા હાઇડ્રોજન તત્વ દ્વારા ખુલ્લી વિવિધ ગરમી સારવાર પરિસ્થિતિઓ લાગુ કરી.

ખામીયુક્ત ગ્રાફીનથી બનેલું. સંશોધકો 3D ગ્રેફાઇટ નેનો ફોમનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે તેમાં હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ, કેટાલિસિસ, ફિલ્ટરેશન, ઇન્સ્યુલેશન, ઉર્જા શોષણ, કેપેસિટન્સ ડિસલ, સુપરકેપેસિટર અને લિથિયમ-આયન બેટરી વગેરે સહિત વિવિધ સંભવિત એપ્લિકેશનો છે. ગ્રાફીન 3D ફોમ નોન-એડહેસિવ એડહેસિવની લાક્ષણિકતાઓ વધુ જટિલ હોઈ શકે નહીં કારણ કે તેમાં ઉમેરણ વધુ જટિલ છે, અને તેથી તેનો ઉપયોગ મિકેનિઝમ સંશોધન માટે આદર્શ વિકલ્પ તરીકે થઈ શકે છે.

"અમને જાણવા મળ્યું કે હાઇડ્રોજન તત્વની સારવાર પછી, ગ્રેફાઇટ ઓલી ફોમ ઇલેક્ટ્રોડમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ છે. આ પ્રયોગના સંયોજન સાથે, આપણે ખામીઓ અને હાઇડ્રોજન દ્રાવણ વચ્ચેની સૂક્ષ્મ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને પ્રગતિને ટ્રેક કરીશું. "ગ્રાફીન રસાયણશાસ્ત્ર અને મોર્ફોલોજીમાં કેટલાક નાના ફેરફારોના પરિણામોના પ્રતિભાવમાં, કામગીરીમાં આશ્ચર્યજનક નોંધપાત્ર અસરો લાવવાનું શક્ય છે," LLNL સંશોધકોએ આ અભ્યાસના બીજા લેખક "બ્રાન્ડનવુડ" પણ જણાવ્યું.

આ અભ્યાસ મુજબ, આ નિયંત્રિત હાઇડ્રોજન તત્વ સારવારનો ઉપયોગ અન્ય ગ્રાફીન-આધારિત એનોડ સામગ્રીમાં પણ થઈ શકે છે જેથી ઑપ્ટિમાઇઝ લિથિયમ આયન ટ્રાન્સમિશન અને રિસાયકલ કરી શકાય તેવા સંગ્રહ એપ્લિકેશનો પ્રાપ્ત કરી શકાય.