अपार्टमेंट भविष्य की विशाल बैटरी हो सकते हैं

(डैन ट्राई) - कल का शहर "सांस लेने वाले" और "प्रतिक्रियाशील" कंक्रीट ब्लॉकों से बनाया जा सकता है, जहां इमारत स्वयं वैश्विक हरित ऊर्जा नेटवर्क का हिस्सा बन जाती है।

कंक्रीट औद्योगिक युग के प्रतीकों में से एक है। अब, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) इसे ऊर्जा के एक नए स्रोत के रूप में "पुनर्परिभाषित" कर रहा है।

^{1 घन मीटर} कंक्रीट 2 किलोवाट घंटा बिजली संग्रहित कर सकता है, जो एक रेफ्रिजरेटर को 24 घंटे चलाने के लिए पर्याप्त है। इस उपलब्धि से भविष्य में ऐसी इमारतों के लिए संभावनाएँ खुलती हैं जो अपनी बिजली का उत्पादन, भंडारण और आपूर्ति स्वयं कर सकेंगी।

निर्माण सामग्री से लेकर ऊर्जा भंडारण उपकरणों तक

कंक्रीट एक ऐसी सामग्री है जो घरों, पुलों से लेकर ऊंची इमारतों तक सभी निर्माणों से जुड़ी है।

एमआईटी की टीम इसे एक "ऊर्जा उपकरण" में बदल रही है। ईसी3 नामक यह नया कंक्रीट, जिसका मतलब है इलेक्ट्रॉन-चालक कार्बन कंक्रीट, सीमेंट, पानी और कार्बन ब्लैक से बना है, जो एक अत्यधिक सुचालक पदार्थ है।

पारंपरिक कंक्रीट के विपरीत, ec3 एक सुपरकैपेसिटर के रूप में कार्य कर सकता है। मिश्रित, ढाले और कठोर होने के बाद, कंक्रीट ब्लॉक को एक इलेक्ट्रोलाइट घोल में डुबोया जाता है जो आवेशित आयनों को कार्बन नेटवर्क में प्रवेश करने देता है।

नए प्रकार के कंक्रीट को ec3 कहा जाता है, जिसका अर्थ है इलेक्ट्रॉन कंडक्टिंग कार्बन कंक्रीट (फोटो: एमआईटी)।

एक पतली इन्सुलेटिंग परत द्वारा अलग किए गए दो ec3 इलेक्ट्रोड, बिजली को संग्रहीत करने में सक्षम संरचना का निर्माण करेंगे।

दो वर्षों के अनुकूलन के बाद, अनुसंधान दल ने 2023 में घोषित पहले संस्करण की तुलना में ec3 की भंडारण क्षमता को लगभग 10 गुना बढ़ा दिया है। ^1m3 सामग्री अब 2kWh से अधिक भंडारण कर सकती है, जो पूरे दिन के लिए एक रेफ्रिजरेटर चलाने के लिए पर्याप्त है।

भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए प्रमुख नैनो संरचना को डिकोड करना

इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए, एमआईटी के वैज्ञानिकों ने एफआईबी एसईएम टोमोग्राफी नामक एक माइक्रोस्कोपी तकनीक का उपयोग किया, जो अत्यधिक उच्च त्रि-आयामी रिजोल्यूशन पर कंक्रीट के अंदर नैनोकार्बन नेटवर्क का अवलोकन करने की अनुमति देता है।

इससे उन्हें यह बेहतर समझ मिली कि कार्बन ब्लैक के कण सीमेंट से कैसे जुड़ते हैं और एक सुचालक तंत्र बनाते हैं। नैनोस्केल पर परिष्कृत करने पर, सतह का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ अधिक आवेश धारण कर पाता है।

टीम ने विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट विलयनों का भी परीक्षण किया। एक चतुर्धातुक अमोनियम लवण और सुचालक विलायक एसीटोनिट्राइल के संयोजन से एक स्थिर विद्युत-रासायनिक वातावरण निर्मित हुआ, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा घनत्व में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।

पोस्ट-प्रोसेसिंग के बिना भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए मोटे इलेक्ट्रोड जोड़े जाते हैं।

अनुमान है कि ec3 का ऊर्जा घनत्व वर्तमान में लगभग 200Wh/ ^m3 है, जो पारंपरिक निर्माण सामग्री की तुलना में बहुत अधिक है। इस दक्षता के साथ, एक अपार्टमेंट में ec3 दीवारों के कुछ ही ब्लॉक अल्पकालिक जीवन के लिए बिजली संग्रहीत करने के लिए पर्याप्त हैं।

जब कंक्रीट महसूस कर सकता है और प्रतिक्रिया कर सकता है

बिजली के भंडारण के अलावा, ec3 पर्यावरण को "संवेदित" भी कर सकता है और उस पर प्रतिक्रिया भी कर सकता है। एक प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने ec3 की मदद से एक छोटा गुंबदनुमा मॉडल बनाया, जिससे 9V की एक एलईडी जलाने लायक बिजली पैदा हुई।

ईसी3 न केवल बिजली का भंडारण कर सकता है, बल्कि पर्यावरण को भी "संवेदित" कर सकता है और उस पर प्रतिक्रिया भी कर सकता है (फोटो: एमआईटी)।

जब उन्होंने भार लगाया, तो प्रकाश उत्पादन लागू बल के साथ बदलता रहा, जिससे यह संकेत मिलता है कि वोल्टेज भी उसी के अनुसार घट-बढ़ रहा था।

ईसी3 अनुसंधान केंद्र के सह-निदेशक डॉ. एडमियर मासिक ने कहा कि अगर एक पूर्ण-स्तरीय ईसी3 गुंबद पर तेज़ हवाएँ या असामान्य भार पड़ता है, तो उसके विद्युत उत्पादन में उतार-चढ़ाव होगा। इस संकेत का उपयोग वास्तविक समय में संरचना के स्वास्थ्य की निगरानी के लिए किया जा सकता है।

यह तकनीक ऐसी इमारतों की संभावना खोलती है जो दरार पड़ने, कंपन होने या अधिक भार पड़ने पर खुद को चेतावनी दे सकेंगी। प्रत्येक संरचना केवल कंक्रीट का एक स्थिर ब्लॉक नहीं होगी, बल्कि एक "स्मार्ट" सामग्री प्रणाली होगी जो पर्यावरण के अनुसार प्रतिक्रिया कर सकती है।

स्वच्छ ऊर्जा और टिकाऊ बुनियादी ढांचे के लिए आगे कदम

ईसी3 का आगमन ऐसे समय में हुआ है जब दुनिया को नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण समाधानों की सख़्त ज़रूरत है। लिथियम आयन बैटरियाँ अत्यधिक कुशल होती हैं, लेकिन महंगी होती हैं, उन्हें रीसायकल करना मुश्किल होता है और वे दुर्लभ धातुओं पर निर्भर होती हैं।

इस बीच, कंक्रीट सस्ता, टिकाऊ, व्यापक रूप से उपलब्ध है और पर्यावरण पर कोई बड़ा प्रभाव डाले बिना इसका बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सकता है।

एमआईटी को आशा है कि ईसी3 को सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों से प्राप्त बिजली को संग्रहीत करने के लिए घरों की नींव, दीवारों, फुटपाथों या सड़कों में एकीकृत किया जा सकेगा।

जब अतिरिक्त ऊर्जा होती है, तो सिस्टम उसे संग्रहीत करता है और ज़रूरत पड़ने पर उसे मुक्त करता है। जापान में, इस तकनीक का परीक्षण सपोरो में फुटपाथों को गर्म करने के लिए किया गया है ताकि सर्दियों में बर्फ पिघलने में मदद मिल सके।

यदि इसका व्यवसायीकरण किया जाए तो ec3 सम्पूर्ण शहरी अवसंरचना को वितरित बैटरी नेटवर्क में बदल सकता है, जिससे राष्ट्रीय ग्रिड को स्थिर करने और जीवाश्म ऊर्जा पर निर्भरता को कम करने में मदद मिलेगी।

एमआईटी ने स्वीकार किया है कि ऊर्जा घनत्व के मामले में ईसी3 अभी भी वाणिज्यिक बैटरियों से मेल नहीं खाता है, लेकिन यह भविष्य का द्वार खोलता है जहां कंक्रीट न केवल भार वहन करने वाली सामग्री होगी, बल्कि ऊर्जा प्रणाली का हिस्सा भी होगी।

स्रोत: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/chung-cu-co-the-la-khoi-pin-khong-lo-trong-tuong-lai-20251014080130790.htm