समाचारं

अधुना एव चीनदेशस्य विज्ञानप्रौद्योगिकीविश्वविद्यालये प्रोफेसर तान पेङ्गस्य दलेन मंगलग्रहस्य बैटरी निर्मितवती ।बैटरी मंगलग्रहस्य वायुमण्डलीयघटकानाम् उपयोगं बैटरीप्रतिक्रियाइन्धनसामग्रीरूपेण कर्तुं शक्नोति, तथा च अधिकं ऊर्जाघनत्वं दीर्घतरचक्रप्रदर्शनं च प्राप्तुं शक्नोति

० डिग्री सेल्सियस इत्यस्य न्यूनतापमाने, २.अस्य बैटरी इत्यस्य ऊर्जाघनत्वं ३७३.९wh/kg भवति, चक्रजीवनं च १३७५ घण्टाः (प्रायः मंगलमासस्य द्वौ मासौ) अस्ति ।

सम्बन्धितपत्राणां समीक्षकाः टिप्पणीं कृतवन्तः यत् अस्मिन् अध्ययने मंगलग्रहस्य बैटरीणां अवधारणा, अनुप्रयोगक्षमता, विद्युत्रासायनिकप्रदर्शनं च विस्तरेण प्रदर्शितम्, यत् अन्तरिक्ष ऊर्जाप्रदायप्रणालीनां विकासाय किञ्चित् प्रेरणाम् आनेतुं शक्नोति।

शोधकर्तारः अवदन् यत् - १."अस्माकं लक्ष्यं विद्युत्प्रदायप्रणालीं विकसितुं वर्तते या मंगलग्रहस्य संसाधनानाम् स्थानिकरूपेण उपयोगं साकारं कर्तुं शक्नोति।"

यद्यपि अद्यापि तस्य व्यावहारिकप्रयोगयोः च मध्ये निश्चितं दूरं वर्तते तथापि भविष्ये ग्रहस्य स्वस्य पर्यावरणसंसाधनानाम् उपयोगः प्रत्यक्षतया ऊर्जाप्रदानार्थं भवितुं शक्नोति, तस्मात् अधिकं प्रभावी ऊर्जारूपान्तरणं विकसितुं च आशास्ति भण्डारण प्रणाली।

मंगलग्रहस्य कृते बैटरीनिर्माणम्

लिथियम-वायु-बैटरी-लिथियम-प्रणालीनां कृते वायुस्थः प्राणवायुः बैटरी-मध्ये अभिक्रियाकारकः भवति । यतः बैटरी-अन्तर्गतं वायुः द्रव्यमानं वा स्थानं वा न गृह्णाति, अतः बैटरी-इत्यस्य ऊर्जाघनत्वं अत्यन्तं उच्चं भवति ।

परन्तु बैटरी स्थिररूपेण कार्यं कर्तुं शक्नोति इति सुनिश्चित्य वायुतले अशुद्धिवायुः यथासम्भवं दूरीकर्तुं आवश्यकं भवति, यथा कार्बनडाय-आक्साइड्, आर्द्रतां च निष्कासयितुं, अतः एव केचन बैटरीः लिथियम-आक्सीजन-बैटरी इति उच्यन्ते

पूर्वं एकस्मिन् पत्रे उक्तं यत् यदि प्राणवायुः कार्बनडाय-आक्साइड् इत्यनेन प्रतिस्थापितः भवति तर्हि बैटरी अपि चार्जं कृत्वा निर्वहनं कर्तुं शक्यते, तस्य कार्यक्षमता च लिथियम-आक्सीजन बैटरी इत्यस्य तुलनीयम् अस्ति

एतेन तान पेङ्गस्य महती संशोधनरुचिः उत्पन्ना, परन्तु समयस्य बाधायाः प्रयोगात्मकस्थितेः च कारणात् सः तस्मिन् समये लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड् बैटरी-प्रणालीषु शोधं न कृतवान्

चीनदेशस्य विज्ञानप्रौद्योगिकीविश्वविद्यालये सम्मिलितस्य अनन्तरं सः स्वस्य शोधसमूहं स्थापयित्वा लिथियम-आक्सीजन-बैटरी, लिथियम-कार्बन-डाय-आक्साइड्-बैटरी इत्यादीनां लिथियम-गैस-बैटरी-इत्यस्य अध्ययनं कर्तुं आरब्धवान्

लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड् बैटरी अवगन्तुं प्रथमं भवद्भिः लिथियम-गैस-बैटरी-प्रणालीं अवगन्तुं आवश्यकम् । बैटरी-संरचनायां मुख्यतया अन्तर्भवति: धातु-लिथियमः, छिद्रपूर्ण-वायु-विद्युत्, विद्युत्-विलेयक-युक्तः विभाजकः च ।

लिथियमं जलं च प्रतिक्रियां कृत्वा बैटरी-स्थिरतां सुरक्षां च प्रभावितं करिष्यति ।

अतः यद्यपि अस्य प्रकारस्य बैटरी इत्यस्य नाम वायुबैटरी अस्ति तथापि एतादृशस्य बैटरी इत्यस्य संयोजनानन्तरं वायुना परीक्षणं कर्तुं न शक्यते, अपितु आक्सीजन अथवा कार्बनडाय-आक्साइड् इत्यादिषु तुल्यकालिकरूपेण शुद्धे गैसे परीक्षणं कर्तुं शक्यते

एतादृशीनां परीक्षणस्थितीनां निर्माणार्थं जनाः प्रायः परीक्षणकक्षस्य उपयोगं कृत्वा तत्सम्बद्धेन वायुना पूरयन्ति ।

एतस्याः परीक्षणव्यवस्थायाः उपयोगेन दलेन तदनुसारं संशोधनं आरब्धम् । तेषु लिथियम-आक्सीजन-बैटरी-प्रयोगे उत्तम-पुनरावृत्ति-क्षमता, स्थिरता च दृश्यते स्म ।

परन्तु लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड्-बैटरी-प्रयोगेषु शोधदलेन बैटरी-निर्वाह-वोल्टेज-प्रयोगानाम् पुनरावृत्ति-क्षमता दुर्बलम् इति ज्ञातम्

सैद्धान्तिकरूपेण बैटरी इत्यस्य संतुलनवोल्टेजः २.८v भवति । विद्यमानसाहित्येषु शैक्षणिकवृत्तैः पूर्वं मापितः निर्वहनवोल्टेजः सामान्यतया २.६v परितः भवति ।

परन्तु तस्यैव बैटरीसामग्रीणां कृते वास्तविकपरीक्षणकाले कदाचित् वोल्टेजः २.६v भवति इति दलेन ज्ञातम् । यद्यपि एतत् विद्यमानसाहित्यप्रतिवेदनानां अतीव समीपे अस्ति तथापि एकवारं निर्वहनं जातं चेत् वोल्टेजः शीघ्रमेव २.०v यावत् न्यूनीभवति ।

अतः ते अनुमानं कर्तुं आरब्धवन्तः यत् कट-ऑफ-वोल्टेजः अत्यधिकं सेट् भवति वा ? अतः ते कट-ऑफ-वोल्टेजं न्यूनं वा 0v-समीपे अपि सेट् कृतवन्तः यत् यद्यपि बैटरी-मध्ये वोल्टेज-मञ्चः अस्ति तथापि वोल्टेज् केवलं 1.5v-परिधिः आसीत्, यत् विद्यमान-साहित्य-रिपोर्ट्-भ्यः महत्त्वपूर्णतया भिन्नम् आसीत्

अनेन शोधदलः दीर्घकालं यावत् आत्मसंशये पतितः अर्थात् ते विद्यमानसाहित्यपरिणामान् स्थिररूपेण किमर्थं पुनरावृत्तिं कर्तुं न शक्नुवन्ति? बैटरी-क्लिप्-मध्ये किमपि दोषः अस्ति वा ? बैटरी-संयोजन-विधौ किमपि दोषः अस्ति वा ?

विविधप्रयासानां असफलतायाः अनन्तरं ते परीक्षणकक्षं प्रति ध्यानं कृतवन्तः । सर्वे चिन्तयितुं आरब्धवन्तः यत् परीक्षणकेबिनस्य समस्या भवितुम् अर्हति वा ? किं मुद्रा न साधु वायुः लीकः भवति इति स्यात् ?

अतः ते बैटरी-वायु-विद्युत्-यंत्रं प्रत्यक्षतया परीक्षण-वातावरणेन सह संयोजयितुं परीक्षण-प्रणालीं पुनः परिकल्पितवन्तः, तथा च एतत् सुनिश्चितं कृतवन्तः यत् न

अन्यवायुभ्यः बाधा । तथा च बैटरी इत्यस्यैव वायुरोधकतायाः परीक्षणं भवति यत् गैसस्य लीकेजः न भवति इति सुनिश्चितं भवति।

अस्याः परीक्षणप्रणाल्याः साहाय्येन ते प्रथमं लिथियम-आक्सीजन-बैटरी-परीक्षणं कृतवन्तः, तत्र विद्यमान-साहित्य-रिपोर्ट्-सहितं कार्यक्षमतां अतीव सङ्गतम् इति ज्ञातवन्तः, येन ज्ञातं यत् एषा प्रणाली अत्यन्तं विश्वसनीयः अस्ति

ततः, ते कार्बनडाय-आक्साइड्-वातावरणस्य परीक्षणं कृत्वा अवगतवन्तः यत् वोल्टेजः केवलं प्रायः १.१v एव अस्ति, प्रयोगे च उत्तमं पुनरावृत्तिक्षमता दृश्यते ।

तदनन्तरं ते नूतनानि परीक्षणानि लक्षणनिर्धारणानि च कृतवन्तः, तथा च ज्ञातवन्तः यत् लिथियम-कार्बनडाय-आक्साइड्-योः मध्ये विद्युत्-रासायनिक-विक्रिया अवश्यमेव अभवत्, तत्र च यांत्रिक-समस्याः अपि नास्ति

अतः प्रयोगे वोल्टेजः अधिकांशतः विद्यमानसाहित्यप्रतिवेदनात् किमर्थं भिन्नः अस्ति ? परीक्षणकेबिन् मध्ये लीकः अस्ति वा ? यदि एवम् अस्ति तर्हि कः वायुः तस्य कारणं भवति ?

उपर्युक्तसमस्यानां स्पष्टीकरणार्थं ते कार्बनडाय-आक्साइड्-वातावरणे अशुद्धिवायुनां अल्पमात्रायां योजितवन्तः तेषां ज्ञातं यत् केवलं दुर्बलमात्रायां आर्द्रतायाः, आक्सीजनस्य च बैटरी-वोल्टेजं महत्त्वपूर्णतया वर्धयितुं शक्यते

ततः परं, केवलं परीक्षणकक्षं किञ्चित् शिथिलं कृत्वा, वोल्टेजः जादुकरीत्या 2.6v परितः परिवर्तते । अन्येषु शब्देषु शुद्धे कार्बनडाय-आक्साइड्-वातावरणे बैटरी-वोल्टेजः केवलं न्यूनस्तरस्य एव भवितुम् अर्हति ।

परीक्षणकक्षे लीकेजस्य कारणात् एव जलं प्राणवायुः च प्रविशति, बैटरी-वोल्टेजः वर्धयितुं शक्यते ।

एतस्य माध्यमेन दलेन लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड् बैटरीणां यथार्थं परिचालन-वोल्टेजं प्रकाशितम् । पश्चात् ते उपर्युक्तानि परिणामानि एकस्मिन् पत्रे संकलयित्वा 1999 तमे वर्षे प्रकाशितवन्तः pnas on [1] ।

अस्य पत्रस्य प्रतिक्रियारूपेण प्रासंगिकमाध्यमेन "लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड् बैटरीणां भविष्यस्य विकासदिशा पुनः परिभाषिता भवितुम् अर्हति" इति शीर्षकेण लेखः अपि प्रकाशितः ।

अस्य आधारेण शोधसमूहः चिन्तयितुं आरब्धवान् यत् यतः शुद्धं कार्बनडाय-आक्साइड्-वातावरणं बैटरी-वोल्टेजस्य बहु लाभं न आनयति, परन्तु अशुद्धि-वातावरणं वोल्टेजं महत्त्वपूर्णतया वर्धयितुं शक्नोति, तर्हि केषु वातावरणेषु लिथियम-कार्बन-डाय-आक्साइड्-बैटरी-इत्यस्य उपयोगः कर्तुं शक्यते?

मंगलग्रहं उदाहरणरूपेण गृहीत्वा मंगलस्य वायुमण्डले ९५% अधिकं कार्बनडाय-आक्साइड् अस्ति । वस्तुतः शैक्षणिकसमुदायेन लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड् बैटरी-प्रस्तावस्य बहुकालानन्तरं एकेन पत्रेण मंगलग्रहे तेषां उपयोगः कर्तुं शक्यते इति सूचितम् ।

परन्तु मंगलग्रहस्य वायुमण्डलीयवातावरणस्य कृते केवलं कार्बनडाय-आक्साइड्-वायुमण्डलस्य विचारः कर्तुं न शक्यते । यतः मंगलग्रहे न केवलं अशुद्धिवायुमण्डलं भवति, अपितु तापमानस्य तीव्रः उतार-चढावः अपि भवति ।

अतः, अशुद्धिवायुमण्डलस्य तापमानपरिवर्तनस्य च बैटरी-प्रदर्शने किं प्रभावः भविष्यति ? एतदर्थं दलेन मंगलग्रहस्य बैटरीषु एतत् शोधं कृतम् ।

यतो हि वायुमण्डलस्य नियन्त्रणस्य आवश्यकता वर्तते, अतः मंगलग्रहस्य वायुस्य समाना वायुसंरचना, आंशिकदाबः च अवश्यं सज्जीकरोति । तत्सहकालं यावत् न्यूनतापमानस्य परीक्षणं कर्तुं शक्यते इति सुनिश्चित्य तापमानस्य सम्यक् नियन्त्रणं करणीयम् ।

सावधानीपूर्वकं परिकल्पितप्रयोगद्वारा तेषां ज्ञातं यत् बैटरी-चार्जिंग्-डिचार्जिंग्-प्रक्रियायाः समये लिथियम-कार्बोनेट्-उत्पादनं भविष्यति, अपघटन-विद्युत्-रासायनिक-विक्रियाः अपि भविष्यन्ति, बैटरी-प्रदर्शने च प्रबलं तापमान-निर्भरता भवति

प्रस्तुतीकरणप्रक्रियायाः कालखण्डे शोधदलस्य अपि केचन विवर्ताः अभवन् । अस्मिन् काले एकः समीक्षकः तान् बैटरीसुरक्षायां ब्रह्माण्डकिरणानाम् उल्कापिण्डानां च प्रभावं अन्वेष्टुं पृष्टवान् ।

"एतत् स्पष्टतया अस्माकं संशोधनस्य प्रयोगस्य च व्याप्तेः परम् अस्ति। अतः वर्तमानपरिणामाः केवलं चरणबद्धपरिणामाः इति वक्तुं शक्यते, वयम् अपि अतीव कृतज्ञाः स्मः।" विज्ञान बुलेटिन अस्माकं पत्रं प्रकाशयितुं अवसरं ददातु। ” इति शोधकर्तारः अवदन् ।

अद्यैव "a high-energy-density and long-cycle-lifespan mars battery" इति शीर्षकेण सम्बद्धं पत्रं 1990 तमे वर्षे प्रकाशितम् विज्ञान बुलेटिन(यदि १८.८)。

डॉ. जिओ जू प्रथमः लेखकः अस्ति, तान पेङ्गः तदनुरूपलेखकरूपेण कार्यं करोति[2] ।

गहने अन्तरिक्ष अन्वेषणे योगदानं दातुं प्रयतध्वम्

समग्रतया वर्तमानकार्यम् अद्यापि अतीव प्रारम्भिकम् अस्ति तथा च केवलं अवधारणात्मकरूपेण मंगलस्य संसाधनानाम् स्थानिकरूपेण उपयोगस्य व्यवहार्यतां सत्यापयति यथा, एतत् सत्यापितं यत् यदा विद्युत् उत्पादनार्थं मंगलग्रहस्य गैसस्य ईंधनरूपेण उपयोगः भवति तदा बैटरी कस्यचित् स्थिरस्य अन्तः कार्यं कर्तुं शक्नोति पङ्क्तिः।

परन्तु यथा उपरि उक्तं, अद्यापि केचन आव्हानाः सन्ति येषां समाधानं करणीयम् अस्ति यत् एतत् परिणामं मंगलग्रहस्य वातावरणे प्रयोक्तुं शक्यते ।

प्रथमं, ९५% कार्बनडाय-आक्साइड्-वायुस्य अतिरिक्तं मंगलग्रहस्य वायुमण्डले नाइट्रोजन, आर्गन, आक्सीजन इत्यादयः घटकाः अपि सन्ति ।

प्रभावीवायुनां उपयोगं कुर्वन् हानिकारकवायुनां निराकरणाय गहनसंशोधनस्य आवश्यकता वर्तते ।

द्वितीयं, मंगलस्य पृष्ठभागे औसतवायुमण्डलीयदाबः पृथिव्यां औसतवायुमण्डलीयदाबस्य १% अपि न भवति अर्थात् मंगलस्य वायुमण्डलीयदाबः अतीव न्यूनः भवति ।

प्रथमं, एतस्य परिणामः भवति यत् बैटरीमध्ये विक्रियावायुरूपेण कार्बनडाय-आक्साइडस्य सान्द्रता अत्यल्पा भवति, येन विक्रियागतिविज्ञानं प्रभावितं भवति ।

द्वितीयं, एतेन द्रवविद्युत्विलेयकस्य वाष्पीकरणं भविष्यति, यत् मंगलग्रहगैसबैटरी इत्यादीनां अर्धमुक्तप्रणालीनां स्थिरतां प्रभावितं करिष्यति

तृतीयम्, मंगलस्य औसततापमानं तुल्यकालिकरूपेण न्यूनं भवति, केवलं प्रायः माइनस ६० डिग्री सेल्सियसः एव न केवलं पृथिव्याः औसततापमानात् एतत् दूरं न्यूनं भवति, अपितु दिवारात्रौ विशालतापमानान्तरेण सह मंगलस्य जलवायुलक्षणं तीव्रं जनयिष्यति बैटरी कार्यक्षमतायाः उतार-चढावः अथवा विफलता अपि।

अन्ते मंगलग्रहे वायुः कृशः भवति, चक्रवातैः सह च भवति, यस्य बैटरी-सञ्चालन-स्थिरतायां महत्त्वपूर्णः प्रभावः भविष्यति ।

अतः ते भविष्ये त्रयः पक्षाः संशोधनं कर्तुं योजनां कुर्वन्ति- १.

एकतः बैटरी-आन्तरिक-तन्त्रस्य गहनतया अध्ययनं भविष्यति, यथा भिन्न-भिन्न-वायु-घटकानाम् प्रभावस्य, दाबस्य, तापमानस्य च अध्ययनं, प्रतिक्रिया-गतिविज्ञानस्य प्रभावस्य च अध्ययनम्

द्वितीयपक्षे उच्चप्रदर्शनयुक्तानां बैटरीसामग्रीणां विकासः भविष्यति, यत्र उच्चप्रदर्शनउत्प्रेरकानाम्, अत्यन्तं स्थिरधातुविद्युत्कोशानां, उच्चवायुपारगम्यतायुक्तवायुविद्युत्कोशानां, स्थिरविद्युत्विलेयप्रणालीनां (यथा अर्धठोसविद्युत्विलेयस्य अथवा सर्वठोसविद्युत्विलेयस्य) विकासः भविष्यति ).

तृतीयपक्षे बैटरी सहायकप्रणाली विकसिता भविष्यति, यत्र हानिकारकगैसघटकानाम् छाननाय गैसनियन्त्रण-एककस्य विकासः अपि भविष्यति, येन वायुदाबनियन्त्रण-एककं बैटरी-मध्ये समुचितं दाबं प्रविष्टुं शक्नोति, बैटरी-समुचित-अन्तर्गतं कार्यं कर्तुं च शक्नोति स्थिरपरिधिः ।

सम्प्रति अयं दलः अस्य मंगलग्रहस्य बैटरी-प्रतिक्रिया-तन्त्रस्य विषये नूतनं शोधं कुर्वन् अस्ति, विशेषतः प्रतिक्रिया-मार्गे ट्रेस-वायुमण्डलस्य, तापमानस्य च प्रभावस्य विषये भविष्ये ते विशेषवातावरणेषु बैटरी-तन्त्रस्य, कार्यक्षमतायाः अनुकूलनस्य च अन्वेषणं निरन्तरं करिष्यन्ति ।

सामान्यतया, ते आशां कुर्वन्ति यत् मंगलग्रहस्य वातावरणे स्थिरतया कुशलतया च कार्यं कर्तुं शक्नोति, तस्मात् मंगलग्रहस्य संसाधनानाम् स्थानिकरूपेण उपयोगाय व्यवहार्यं समाधानं प्रदातुं गहन-अन्तरिक्ष-अन्वेषणे योगदानं दातुं प्रयतते च

तदतिरिक्तं लिथियमकार्बनडाय-आक्साइड् बैटरीषु मंगलग्रहस्य बैटरी शाखाप्रयोगदिशासु अन्यतमः इति दलस्य मतम् ।

यतो हि कार्बनडाय-आक्साइड्-वायुः विद्युत्-उत्पादनार्थं कार्बन-उत्पादनार्थं च ईंधन-वायुरूपेण उपयोक्तुं शक्यते, अशुद्ध-वायुः बैटरी-कार्यक्षमताम् अपि प्रवर्धयितुं शक्नोति, अतः कार्बनडाय-आक्साइड्-ग्रहणाय एतस्य प्रौद्योगिकीयाः उपयोगः कर्तुं शक्यते वा?

अस्य लक्ष्यस्य प्राप्त्यर्थं अनेकानि प्रमुखाणि आव्हानानि अतिक्रान्तव्यानि सन्ति- १.

प्रथमं वायुघटकानाम् समायोजनं भवति यत् ते विक्रियायाः अधिकं अनुकूलाः भवेयुः ।

द्वितीयं ठोसपदार्थानाम् संग्रहणं भवति अर्थात् छिद्रयुक्तविद्युत्कोशस्य रुद्धतायाः परिहाराय उत्पन्नं कार्बनं संग्रह्यते ।

अन्ते धातुविद्युत्कोशाः उपभोग्यवस्तूनि इति कारणतः धातुइन्धनस्य पुनः पूरणं करणीयम् ।

एतेषां विषयाणां प्रतिक्रियारूपेण शोधदलेन अध्ययनस्य श्रृङ्खला अपि कृता अस्ति, तथा च ""कार्बन लॉक" - "" कृते नूतनं लिथियम कार्बनडाय-आक्साइड् बैटरी" इति परियोजनायाः सह राष्ट्रिय-महाविद्यालयस्य छात्र-ऊर्जा-बचने उत्सर्जन-निवृत्ति-नवीनीकरण-प्रतियोगितायां च भागं गृहीतम् अस्ति । औद्योगिक अपशिष्टवायुस्य कार्बन-अवरोधनं विद्युत्-उत्पादनं च" इति ।

"नवीनानि सम्बद्धानि पत्राणि अद्यापि मार्गे सन्ति। यदि भवान् रुचिं लभते तर्हि कृपया अन्ततः ध्यानं ददातु!"

सन्दर्भाः : १.

1.https://doi.org/10.1073/pnas.2217454120

2.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s2095927324004584?via%3dihub

टाइपसेटिंग्: चू जियाशी