জল-ভিত্তিক ব্যাটারি design নিরাপত্তা ও দীর্ঘায়ুর লক্ষ্য নিয়ে এসেছে
চীনের গবেষকেরা একটি aqueous battery chemistry-এর কথা জানিয়েছেন, যা তাদের মতে grid-scale energy storage-এর কার্যকাল উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়াতে পারে, পাশাপাশি conventional lithium-ion systems-এর সঙ্গে যুক্ত কিছু disposal ও safety সমস্যাও এড়াতে পারে। 18 ফেব্রুয়ারি Nature Communications-এ প্রকাশিত এই কাজটি covalent organic polymers-এর একটি শ্রেণির উপর কেন্দ্রীভূত, যা magnesium ও calcium ions-কে neutral water-based electrolyte-এর মাধ্যমে একটি battery-র anode হিসেবে ব্যবহার করে।
মূল দাবি চমকপ্রদ: দলটির বক্তব্য, batteryটি প্রায় 120,000 charge cycles চলতে পারে, অর্থাৎ grid storage-এ ব্যবহৃত typical lithium-ion battery-র আয়ুর 10 গুণেরও বেশি। আরও উল্লেখযোগ্য হলো, গবেষকেরা বলছেন এই chemistry-তে toxic elements নেই এবং এটি পরিবেশে নিরাপদে dispose করা যায়, ফলে বড় stationary storage systems-এর জন্য এটি এক অসাধারণ clean candidate।
Aqueous batteries কেন গুরুত্বপূর্ণ
Water-based electrolytes nonflammable হওয়ায় এবং অনেক mainstream battery design-এ ব্যবহৃত materials-এর তুলনায় সস্তা হতে পারায় aqueous batteries দীর্ঘদিন ধরে নজর কেড়েছে। ফলে renewable energy buffering-এর মতো ব্যবহারে এগুলো আকর্ষণীয়, যেখানে কম fire risk এবং দীর্ঘ operating life energy density-র মতোই গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।
তবে এই format-এর একটি জেদি দুর্বলতা আছে। এই batteries-এ কাজে লাগতে পারে এমন organic polymers প্রায়ই aqueous systems-এ ব্যবহৃত acidic বা alkaline electrolytes-এ দ্রুত ভেঙে যায়। সেই degradation utilities ও grid operators যে নির্ভরযোগ্যতাকে সবচেয়ে বেশি গুরুত্ব দেয় সেটিকেই কমিয়ে দেয়: বহু বছর ধরে cycling-এর পরও স্থির performance।
নতুন গবেষণাটি battery-র structural chemistry এবং cell-এর ভেতরের operating environment দুটোই বদলে এই সমস্যার সমাধান খুঁজছে। কঠোর electrolytes-এর বদলে গবেষকেরা pH 7.0-এর neutral electrolyte ব্যবহার করেছেন। এর সঙ্গে তারা hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin নামের একটি compound যুক্ত করেছেন, যেখানে carbonyl-rich region positive ions-কে আকর্ষণ করে এবং একটি rigid molecular scaffold material-কে flat, honeycomb-like structure ধরে রাখতে সাহায্য করে।
