চীনা গবেষকেরা কম খরচের আয়রন ফ্লো ব্যাটারির আশাব্যঞ্জক অগ্রগতি জানালেন

গ্রিডের জন্য, গ্যারেজের জন্য নয়, এমন ব্যাটারি-সংক্রান্ত দাবি

চীনের গবেষকেরা বলছেন, তারা একটি অল-আয়রন ফ্লো ব্যাটারি রসায়ন তৈরি করেছেন যা দীর্ঘমেয়াদি শক্তি সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্যভাবে সহায়ক হতে পারে। 1 এপ্রিল Advanced Energy Materials-এ প্রকাশিত কাজটিতে একটি ক্ষারীয় অল-আয়রন ফ্লো ব্যাটারির বর্ণনা রয়েছে, যা লেখকদের মতে 6,000-এরও বেশি চার্জ ও ডিসচার্জ সাইকেল কোনো ধারণক্ষমতা-হ্রাস ছাড়াই সহ্য করেছে, এবং লিথিয়াম-ভিত্তিক বিকল্পগুলোর তুলনায় অনেক সস্তা উপাদান ব্যবহার করেছে।

যদি এই ফলাফলগুলো বৃহত্তর পরীক্ষা এবং বাণিজ্যিকীকরণেও টিকে থাকে, তাহলে এর তাৎপর্য হবে সরাসরি: গ্রিড অপারেটরদের এমন সঞ্চয় ব্যবস্থা দরকার যা দীর্ঘ সময় ধরে চলতে পারে, বারবার সাইকেল করতে পারে, এবং সহজলভ্য উপাদানের ওপর নির্ভর করে। লোহা এই প্রয়োজনের সঙ্গে অনেক গুরুত্বপূর্ণ খনিজের তুলনায় ভালোভাবে মানিয়ে যায়, কারণ এটি সস্তা, ব্যাপকভাবে উপলব্ধ, এবং ইতিমধ্যেই বৃহৎ শিল্প-সরবরাহ শৃঙ্খলে অন্তর্ভুক্ত।

আয়রন ফ্লো ব্যাটারি কেন নজর কাড়ে

ফ্লো ব্যাটারি সেই লিথিয়াম-আয়ন সিস্টেমগুলোর থেকে আলাদা, যেগুলো বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং স্বল্পমেয়াদি স্থির সঞ্চয়ে প্রাধান্য পায়। শক্তি শুধু কঠিন ইলেক্ট্রোডে সঞ্চয় করার বদলে, এগুলো ট্যাঙ্কে রাখা তরল ইলেক্ট্রোলাইটের ওপর নির্ভর করে, যেগুলো সিস্টেমের মধ্যে পাম্প করা হয়। এই স্থাপত্য গ্রিড প্রয়োগে আকর্ষণীয় হতে পারে, যেখানে আকার ও ওজনের চেয়ে স্থায়িত্ব, নিরাপত্তা, এবং সঞ্চয়-সময় বাড়ানোর ক্ষমতা বেশি গুরুত্বপূর্ণ।

অল-আয়রন ফ্লো ব্যাটারিকে দীর্ঘদিন ধরে একটি সম্ভাবনাময় বিকল্প হিসেবে দেখা হয়েছে, কিন্তু কর্মক্ষমতার কিছু সমঝোতা তাদের অগ্রগতি সীমিত করেছে। উৎস পাঠ্যে দেওয়া গবেষণা-সারাংশ অনুযায়ী, দুটি স্থায়ী সমস্যা ছিল দুর্বল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রিভার্সিবিলিটি এবং লিগ্যান্ড ক্রসওভার, যা দীর্ঘমেয়াদি সাইক্লিং স্থিতিশীলতাকে ক্ষতিগ্রস্ত করে। বাস্তবে এর অর্থ দাঁড়ায়, ব্যবস্থাটি বারবার ব্যবহারে প্রতিষ্ঠিত বিকল্পগুলোর সঙ্গে প্রতিযোগিতা করার মতো যথেষ্ট টেকসই নাও হতে পারে।

নতুন গবেষণা কী বদলেছে বলে দাবি করছে

প্রতিবেদিত অগ্রগতির কেন্দ্রবিন্দু ব্যাটারির অ্যানোলাইট নকশা। গবেষকেরা বলছেন, তারা বড় স্টেরিক বাধা ও নেতিবাচক চার্জযুক্ত একটি সুরক্ষামূলক স্তরসহ একটি আয়রন কমপ্লেক্স তৈরি করেছেন। ঘোষিত লক্ষ্য ছিল দু’ভাবে স্থায়িত্ব বাড়ানো: ইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রিকে আরও মজবুত করা এবং মেমব্রেন পারমিয়েশন ও অন্যান্য অনাকাঙ্ক্ষিত ক্রসওভার কমানো।

উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, দলটি 12টি জৈব লিগ্যান্ড দিয়ে শুরু করে, 11টি পৃথক আয়রন কমপ্লেক্স তৈরি করে, এবং একাধিক রাউন্ড স্ক্রিনিংয়ের পর [Fe(HPF)BHS]4− হিসেবে চিহ্নিত একটি কনফিগারেশন বেছে নেয়। পেপার সারাংশে বলা হয়েছে, ওই সংস্করণটি 80 mA cm−2 কারেন্ট ডেনসিটিতে 6,000-এর বেশি সাইকেল অতিক্রম করে, যা লেখকেরা রেকর্ড-ভাঙা সাইক্লিং স্থিতিশীলতা হিসেবে বর্ণনা করেছেন।

বাণিজ্যিক দিক থেকে গুরুত্বপূর্ণ কেবল কর্মক্ষমতা নয়, খরচও। প্রার্থীর দাবি, উপাদান-খরচ লিথিয়াম-ভিত্তিক বিকল্পগুলোর তুলনায় প্রায় 80 গুণ কম। এই সংখ্যাটি সতর্কতার সঙ্গে দেখা উচিত, কারণ খরচের তুলনা নির্ভর করতে পারে কী মাপা হচ্ছে, কোন স্কেলে, এবং কোন সরবরাহ-ধারণার অধীনে। তবু দিকটি স্পষ্ট: গবেষণাটি বলছে, আয়রন-ভিত্তিক রসায়ন বড় আকারের সঞ্চয়ের উপকরণ-খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে পারে।

দীর্ঘমেয়াদি সঞ্চয়ের জন্য বিকল্প কেন দরকার

বায়ু ও সৌর শক্তির উচ্চ অংশবিশিষ্ট বিদ্যুৎ ব্যবস্থাগুলোর এখন শুধু স্বল্প ফাঁক পূরণ করার চেয়ে বেশি কিছু করার মতো সঞ্চয় দরকার। তাদের এমন ব্যবস্থা প্রয়োজন যা দীর্ঘ সময়ের জানালায় শক্তি স্থানান্তর করতে পারে, বারবার সাইকেল হতে পারে, এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য নিরাপত্তা ও সরবরাহ-শৃঙ্খল ঝুঁকির সঙ্গে কাজ করতে পারে। সেই কারণেই লিথিয়াম-আয়ন বর্তমান স্থাপনার ওপর আধিপত্য বজায় রাখলেও ফ্লো ব্যাটারি বারবার আলোচনায় ফিরে আসে।

একটি আয়রন-ভিত্তিক ফ্লো নকশা বিশেষভাবে আকর্ষণীয়, কারণ এটি সেই বাজার-অংশকে লক্ষ্য করে যেখানে কম খরচে, টেকসই, অদাহ্য সিস্টেম শক্তি ঘনত্বের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। ইউটিলিটি ও গ্রিড পরিকল্পনাকারীরা সর্বোচ্চ শক্তিকে ছোট, যানবাহন-আকারের ফু্টপ্রিন্টে প্যাক করার চেয়ে বহু বছর ধরে নির্ভরযোগ্য সঞ্চয় সম্পদ গড়ে তোলার দিকেই বেশি মনোযোগ দেন।

এখনও কী অনিশ্চিত

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সতর্কতা হলো সফল গবেষণা থেকে অর্থায়নযোগ্য পণ্যে পৌঁছানোর ফাঁক। উৎস উপাদান নিজেই সংশয় প্রকাশ করে, আর সেই সংশয় যথার্থ। পরীক্ষাগারের কর্মক্ষমতা, যতই চিত্তাকর্ষক হোক, স্বয়ংক্রিয়ভাবে এমন বাণিজ্যিক ব্যবস্থায় পরিণত হয় না যেগুলো তৈরি, অর্থায়ন, রক্ষণাবেক্ষণ, এবং বড় পরিসরে স্থাপন করা সহজ।

আরও একটি দৃশ্যমানতার ঘাটতি আছে। দেওয়া পাঠ্য অনুযায়ী, গবেষণাটি তার সম্ভাব্য প্রভাব সত্ত্বেও ব্যাপক মূলধারার কভারেজ পায়নি। এর মানে এই নয় যে দাবি বাড়িয়ে বলা হয়েছে, তবে এটি বোঝায় যে প্রযুক্তিটি এখনও জনসমক্ষে যাচাইয়ের প্রাথমিক পর্যায়ে আছে। বিনিয়োগকারী, ইউটিলিটি, এবং ডেভেলপাররা এটিকে নিকটমেয়াদি বিঘ্ন হিসেবে ধরার আগে স্বাধীন যাচাই, অপারেশনাল ডেটা, এবং পরিষ্কার খরচের হিসাব দেখতে চাইবেন।

দেখার মতো একটি উন্নয়ন

এই সতর্কতাগুলোর পরেও, গবেষণাটি গুরুত্বপূর্ণ। গ্রিড সঞ্চয় শক্তি-রূপান্তরের অন্যতম প্রধান বাধা, এবং বাজারের একটিমাত্র রসায়ন যথেষ্ট নয়। একটি টেকসই অল-আয়রন ফ্লো ব্যাটারি একটি অর্থপূর্ণ সংযোজন হবে, কারণ এটি খাতের সবচেয়ে কঠিন প্রয়োজনগুলোর সম্মিলিত লক্ষ্যকে সরাসরি ধরছে: কম খরচ, দীর্ঘ সময়, দীর্ঘ সাইকেল-জীবন, এবং উপাদান-প্রাচুর্য।

তাৎক্ষণিক takeaway হলো লিথিয়ামকে সরিয়ে দেওয়া হয়েছে এমন নয়। বরং, গবেষকেরা বড় স্থির সঞ্চয়ের জন্য সবচেয়ে বিশ্বাসযোগ্য বিকল্পগুলোর একটিকে উন্নত করেছেন বলে মনে হচ্ছে। পরবর্তী পরীক্ষা যদি স্থায়িত্ব ও খরচের দাবিগুলো নিশ্চিত করে, তাহলে এই কাজ নন-লিথিয়াম সঞ্চয় প্রযুক্তির পরবর্তী গুরুত্বপূর্ণ ঢেউয়ের অংশ হতে পারে, যা গ্রিডের দিকে এগোচ্ছে।

এই নিবন্ধটি CleanTechnica-এর প্রতিবেদনের ওপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.