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सुपर फास्ट आयन सुरंग

हम एक आधुनिक दुनिया में रहते हैं जो बिजली से चलने वाले उपकरणों से भरी होती है। नई तकनीकों का विकास सुनिश्चित करता है कि सेल फोन, लैपटॉप, टैबलेट और कई अन्य मोबाइल डिवाइस हमारे साथ हर कदम पर हैं। लिथियम आयन बैटरी, तथाकथित ली-आयन रिचार्जेबल बैटरी, मोबाइल उपकरणों को शक्ति देने के लिए सबसे अधिक बार उपयोग की जाती हैं, लेकिन उनकी धीमी चार्जिंग, लघु सेवा जीवन और पर्यावरण प्रदूषण (भारी धातुओं की उच्च सामग्री के कारण, जैसे कोबाल्ट) के कारण, ज्यादा से ज्यादा ध्यान दिया जा रहा है सुपर कैपेसिटर निर्देशित किया। ये ऐसे उपकरण हैं जिनमें गुण होते हैं बैटरी und संधारित्र जोड़ना। यह किससे संबंधित है? लंबे समय तक सेवा जीवन, आसान रीसाइक्लिंग और सबसे ऊपर, तेजी से चार्जिंग, जिसका अर्थ है समय की बचत। आखिर समय ही पैसा है।

छवि स्रोत: पिक्साबे

के फायदे सुपर कैपेसिटर उनकी संरचना में निहित है, जिसमें दो बुनियादी तत्व शामिल हैं। पहला दो अत्यधिक झरझरा इलेक्ट्रोडों की एक प्रणाली है जो एक पोरस सामग्री द्वारा एक दूसरे से अलग होती है जो उन्हें शॉर्ट सर्किट से बचाती है। सबसे अधिक बार, सुपरकैपेसिटर का यह हिस्सा सक्रिय कार्बन के आधार पर बनाया जाता है, जिसका उपयोग इन उपकरणों में एक कारण के लिए किया जाता है। इसके छिद्रों में सुपरकैपेसिटर का दूसरा प्रमुख घटक है - इलेक्ट्रोलाइट, जिसमें आयन होते हैं, अर्थात्, परमाणु एक विद्युत आवेश (सकारात्मक रूप से आवेशित - कटियन और ऋणात्मक रूप से आवेशित - आयनों) से संपन्न होते हैं। इलेक्ट्रोड के बीच लगाए गए वोल्टेज के आधार पर, आयन झरझरा सामग्री के भीतर स्थानांतरित हो सकते हैं। दिलचस्प है, ऐसा कर सकते हैं अधिक ऊर्जा डिवाइस में संग्रहीत, अधिक छिद्र वहां इलेक्ट्रोड के अंदर होते हैं। यदि आप घटक जैसे मामले आदि की अवहेलना करते हैं, तो आप कह सकते हैं कि यह है।


लेकिन क्या सुपरकैपेसिटर इतना आशाजनक बनाता है? ऊर्जा भंडारण? ये पहले बताए गए छिद्र हैं और जिस तरह से आयन चलते हैं। झरझरा इलेक्ट्रोड के अंदर चैनलों का व्यास और लंबाई महत्वपूर्ण है। यदि छिद्र व्यापक हैं, तो डिवाइस जल्दी से चार्ज होता है, लेकिन थोड़ी ऊर्जा बचाता है, जबकि यदि व्यास कम हो जाता है, तो अधिक ऊर्जा वितरित की जा सकती है, लेकिन डिवाइस बहुत धीरे-धीरे चार्ज करता है। तो क्या संकीर्ण छिद्रों में आयनों को तेज करने का कोई तरीका है? पोलिश अकादमी ऑफ साइंसेज (IPC PAS) के भौतिक रसायन विज्ञान संस्थान के वैज्ञानिक, शिवतोस्लाव कोंड्राट ने नेचर कम्युनिकेशंस के नवंबर अंक में इस बारे में लिखा है।

शोध के लेखकों ने एक झरझरा सामग्री का इस्तेमाल किया कार्बन बेस एक नैनोमीटर से कम के व्यास के साथ, जिसमें यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 1 एनएम एक मीटर का एक अरबवां हिस्सा है। ये छिद्र इतने छोटे होते हैं कि उन्हें मानव आंख से नहीं देखा जा सकता है। सामग्री को एक आयनिक तरल में भिगोया गया था, जो एक तरल अवस्था में नमक से ज्यादा कुछ नहीं है, लेकिन पानी में एक विलायक शामिल नहीं है। आयनिक तरल इसलिए एक तरलीकृत नमक है। आयनिक तरल से आयन छिद्रों को भरते हैं और जब इलेक्ट्रोड के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो वे चलना शुरू करते हैं। लेकिन क्या होता है अगर ध्रुवीकरण लंबे समय तक रहता है? क्या सभी आयन समान गति से बढ़ रहे हैं? दुर्भाग्य से, इलेक्ट्रोड के अंदर के आयन विपरीत दिशाओं में चलते हुए एक सुरंग में कारों की तरह व्यवहार करते हैं। इसके अलावा, उनमें से प्रत्येक एक लेन में चलता है, न कि एक फ्रीवे पर कई तरह से। अगर एक भी कार फंस जाती है, तो दूसरे ब्रेक लगाने लगते हैं। इससे सुरंग की क्षमता कम हो जाती है और ट्रैफिक जाम हो जाता है। यही बात उन छिद्रों के साथ होती है जो अंदर हैं सुपर संधारित्र स्थानों में दबना। यह डिवाइस की दक्षता में कमी की ओर जाता है, विशेष रूप से ए लोडिंग समय को कम करना.



आप इससे कैसे बच सकते हैं? Svyatoslav Kondrat ने एक अंतरराष्ट्रीय टीम के साथ मिलकर इसका परीक्षण किया स्पंदित सुपरकैपेसिटर को वोल्टेज लागू करना धीरे-धीरे आयनों को गति में सेट करना है और छिद्रों को रोकना नहीं है। यह हिट हुआ। वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तावित विधि डिवाइस को चार्ज करने की प्रक्रिया को गति देती है और आशाजनक परिणाम देती है। इसके अलावा, इन वैज्ञानिकों ने प्रक्रिया के लिए परीक्षण किए मुक्ति प्रदर्शन किया कि इस प्रक्रिया को भी तेज किया जा सकता है। प्रयोग कई के साथ मेल खाते हैं कंप्यूटर सिमुलेशनकि वैज्ञानिकों ने किया। हमारे शोध के परिणाम आशाजनक हैं। क्या दिलचस्प है कि यह प्रक्रिया को चार्ज करने के लिए संभव नहीं है सुपर संधारित्र तेजी लाने के लिए, लेकिन इसके निर्वहन के लिए भी। यह हमें विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं में सुधार करने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए जल अलवणीकरण में तेजी लाने और इसे और अधिक कुशल बनाने के लिए, "Svyatosos Kondrat कहते हैं। शोधकर्ताओं द्वारा प्रस्तावित समाधान नई संभावनाओं को खोलता है और हमें मौजूदा समाधानों में सुधार करने में सक्षम बनाता है। बिजली की आपूर्ति मोबाइल डिवाइस करीब। हालांकि कैपेसिटर दशकों से आसपास हैं, वे हैं सुपर कैपेसिटरआज की उपभोक्ता अपेक्षाओं को पूरा करते हैं। ऐसी खोजों के लिए धन्यवाद, हम तेजी से और अधिक कुशलता से विकसित कर रहे हैं ऊर्जा भंडारण और वह केवल इस क्षेत्र में क्रांति की शुरुआत है।