পটাসিয়াম চালিত রিচার্জেবল ব্যাটারি: আরও টেকসই পরিবেশের দিকে প্রচেষ্টা

tusce 30 600kb
tusce 30 600kb

রিচার্জেবল ব্যাটারিতে লিথিয়ামকে পটাসিয়ামের মতো আরও প্রচুর উপাদান দিয়ে প্রতিস্থাপন করা আমাদের আরও পরিবেশবান্ধব শক্তির উত্স বিকাশে সহায়তা করতে পারে

লিথিয়াম এবং অন্যান্য সামগ্রীর অভাব সম্পর্কে উদ্বেগ যা এখন-সর্বব্যাপী লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে প্রয়োজনীয়, সম্প্রতি অনেক গবেষককে সোডিয়াম এবং পটাসিয়ামের মতো বিকল্প সন্ধান করতে পরিচালিত করেছে। জাপানের টোকিও ইউনিভার্সিটি অব সায়েন্সের অধ্যাপক শিনিচি কোমাবা এবং তার দল এই বিষয়ে এক দশকেরও বেশি সময় ধরে কাজ করেছেন। তার সাম্প্রতিক পর্যালোচনা নিবন্ধে, তিনি সাম্প্রতিক অগ্রগতি, প্রতিশ্রুতি এবং পটাসিয়াম-আয়ন ব্যাটারির সীমাবদ্ধতা সম্পর্কে তার অনুসন্ধানগুলি ব্যাপকভাবে আলোচনা করেছেন।

 রিচার্জেবল ব্যাটারি ছাড়া আমাদের আধুনিক জীবনধারা অত্যন্ত ভিন্ন হবে। তাদের কম খরচে, পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রযুক্তির কারণে, এই ব্যাটারিগুলি বেশিরভাগ বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইস, বৈদ্যুতিক এবং হাইব্রিড যানবাহন এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থায় ব্যবহৃত হয়। এবং কেন তারা হতে হবে না? তারা বিশ্বের ক্রমবর্ধমান শক্তির চাহিদার একটি মার্জিত সমাধান প্রদান করে। তদুপরি, রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলি এমন সিস্টেমে একটি অপরিহার্য হাতিয়ার যা পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সংগ্রহ করে, যেমন বাতাস এবং সূর্যালোক, কারণ এই উত্সগুলি আবহাওয়ার সাথে ব্যাপকভাবে ওঠানামা করতে পারে। রিচার্জেবল ব্যাটারি আমাদের উৎপাদিত বিদ্যুৎ সঞ্চয় করতে এবং চাহিদা অনুযায়ী প্রেরণ করতে দেয়। সুতরাং, এতে অবাক হওয়ার কিছু নেই যে বিশ্বব্যাপী গবেষকরা টেকসই শক্তির সংস্থান বিকাশের পদক্ষেপ হিসাবে রিচার্জেবল ব্যাটারির উন্নতির দিকে মনোনিবেশ করেছেন।

তাদের বাণিজ্যিকীকরণের পর থেকে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি (এলআইবি) তাদের দুর্দান্ত পারফরম্যান্সের কারণে রিচার্জেবল ব্যাটারি হয়ে গেছে। যাইহোক, তাদের চাহিদার ক্রমবর্ধমান বৃদ্ধির সাথে সাথে, পৃথিবীর ক্রাস্টে লিথিয়াম এবং কোবাল্ট (LIBs এর জন্য আরেকটি প্রয়োজনীয় উপাদান) এর সীমিত প্রাপ্যতার সাথে, LIB ব্যবহার করা শীঘ্রই একটি বড় সমস্যা হয়ে উঠতে পারে। এই কারণেই টোকিও ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্সের বিজ্ঞানীদের একটি দল অধ্যাপক শিনিচি কোমাবার নেতৃত্বে রাস্তাটি কম ভ্রমণ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে: তারা সোডিয়াম এবং পটাসিয়ামের মতো উন্নত বিকল্পগুলির সাথে নিষ্কাশনযোগ্য উপাদান লিথিয়ামকে প্রতিস্থাপনের দিকে মনোনিবেশ করেছিল। উপাদানগুলির পর্যায় সারণিতে সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম একই ক্ষার ধাতু গোষ্ঠীতে রয়েছে এবং তাদের রাসায়নিক প্রকৃতিগুলি বেশ অনুরূপ। কিন্তু, লিথিয়ামের বিপরীতে, এই উপাদানগুলি পৃথিবীতে ব্যাপকভাবে প্রচুর পরিমাণে রয়েছে, এবং উচ্চ-কর্মক্ষমতা রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলি বিকাশের জন্য তাদের ব্যবহার করা আরও টেকসই সমাজ তৈরির দিকে একটি যুগান্তকারী পদক্ষেপ হবে।

২০১ 2014 সালে, অধ্যাপক কোমাবা, অধ্যাপক এম স্ট্যানলি হুইটিংহ্যামের সাথে, যিনি ২০১ 2019 সালে রসায়নে নোবেল পুরস্কার জিতেছিলেন, সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির বিকাশের বর্তমান অবস্থা বিশ্লেষণ করেছিলেন এবং পর্যালোচনা হিসাবে তার মূল্যায়ন প্রকাশ করেছিলেন। এটি একটি অত্যন্ত উদ্ধৃত গবেষণায় পরিণত হয়েছে, শুধুমাত্র গত ৫ বছরে 2,000 টিরও বেশি উদ্ধৃতি দিয়ে। অধ্যাপক কোমাবা এবং তার দল তখন LIBs, পটাসিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (KIBs) এর আরেকটি সম্ভাব্য বিকল্পের সন্ধান করেন, যা কিছু অগ্রণী গবেষণার পর 5 থেকে ধীরে ধীরে ব্যাপক গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে (যেমন, একটি গবেষণায় প্রকাশিত প্রকৃতি উপকরণ 2012 সালে), যার মধ্যে কয়েকটি কোমাবা গ্রুপ দ্বারা পরিচালিত হয়েছিল। ব্যাটারিতে পটাসিয়ামের ব্যবহার আশাব্যঞ্জক কারণ তারা LIBs এর সাথে তুলনামূলক (বা আরও ভালো) পারফরম্যান্স দেখায়। আরো কি, KIBs তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় উপকরণগুলি সবই অ-বিষাক্ত এবং LIB- এর জন্য প্রয়োজনীয়গুলির তুলনায় অনেক বেশি। অধ্যাপক কোমাবা বলেন, "লিথিয়াম-, সোডিয়াম-, পটাসিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য নতুন উপকরণ অধ্যয়ন করে, আমরা একটি শক্তি-দক্ষ এবং পরিবেশ-বান্ধব প্রযুক্তি বিকাশ করতে চেয়েছিলাম।"

আরও গবেষণার সুবিধার্থে একটি অসাধারণ প্রচেষ্টায় অধ্যাপক কোমাবা একটি গবেষণা গোষ্ঠী KIB- এর কাজকর্ম বিশদভাবে বিশ্লেষণ করে বিশদ পর্যালোচনা করেছেন রাসায়নিক পর্যালোচনা। তাদের কাগজে কেআইবিগুলির বিকাশের সাথে সম্পর্কিত সবকিছুই রয়েছে, ক্যাথোড এবং অ্যানোড উপকরণ, বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইট এবং অল-সলিড কেআইবি থেকে শুরু করে ইলেক্ট্রোড ডোপিং এবং ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজন। অধিকন্তু, পর্যালোচনা লিথিয়াম-, সোডিয়াম- এবং পটাসিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত বিভিন্ন উপকরণের তুলনা করে। একমাত্র গবেষণা যা রিচার্জেবল ব্যাটারির বিভিন্ন দিককে ব্যাপকভাবে বিশ্লেষণ করে, এটি সঠিক দিকের বর্তমান এবং ভবিষ্যতের গবেষকদের জন্য সত্যিই কার্যকর প্রমাণিত হতে পারে। KIB- এর উপর অতীতের গবেষণার বিস্তৃত পরিমাণ এবং একটি অর্জিত সমস্ত অন্তর্দৃষ্টি একক নিবন্ধে সংযত থাকা এই গবেষণার বিষয়ে আগ্রহী যে কেউ আগ্রহী।

KIB- এর ক্রমাগত উন্নয়ন আশা করি LIB- এর এই অভীষ্ট বিকল্পের ব্যবহার বৃদ্ধি পাবে। "সাম্প্রতিক নিবিড় গবেষণার প্রমাণ হিসাবে, KIBs তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্যের কারণে পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি প্রার্থীদের প্রতিশ্রুতিবদ্ধ হিসাবে স্বীকৃত, যেমন খরচ-কার্যকারিতা, উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ-শক্তি অপারেশন। কেআইবি'র কর্মক্ষমতার আরও উন্নতি তাদের ব্যবহারিক প্রয়োগের পথ সুগম করবে, "অধ্যাপক কোমাবা ব্যাখ্যা করেন।

যাইহোক, KIB- এর কিছু দিক, যেমন তাদের নিরাপত্তার উপর গবেষণা সীমিত করা হয়েছে, এবং বিভিন্ন উপাদান এবং উপাদানগুলির মধ্যে শারীরিক এবং রাসায়নিকভাবে কী চলছে সে সম্পর্কে আরও অন্তর্দৃষ্টি পাওয়ার দিকে মনোনিবেশ করা উচিত। অধ্যাপক কোমাবা এই বিষয়ে আশাবাদী এবং এই বলে শেষ করেছেন, "ইলেক্ট্রোড উপকরণ, অ-জলীয়/কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট এবং সংযোজন সহ KIB- এর উপর গবেষণা, ইলেক্ট্রোড বিক্রিয়া এবং কঠিন আয়নিক সম্পর্কে নতুন অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করবে, নতুন কৌশল খুলবে যা অনুমতি দেবে পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি তৈরি.”তার গবেষণা গোষ্ঠীটি LIBs এবং সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির পাশাপাশি সুপারক্যাপাসিটর এবং বায়োফুয়েল কোষের দিকেও মনোনিবেশ করেছে, যা ভবিষ্যতে আরও টেকসই সমাজে খুব গুরুত্বপূর্ণ কাজগুলি খুঁজে পেতে পারে।

 

টোকিও বিজ্ঞান বিশ্ববিদ্যালয় সম্পর্কে

টোকিও বিজ্ঞান বিশ্ববিদ্যালয় (টিএসএস) একটি সুপরিচিত এবং সম্মানিত বিশ্ববিদ্যালয়, এবং জাপানের বৃহত্তম বিজ্ঞান-বিশেষজ্ঞ বেসরকারী গবেষণা বিশ্ববিদ্যালয়, মধ্য টোকিও এবং এর শহরতলিতে এবং হোক্কায়দোতে চারটি ক্যাম্পাস রয়েছে। ১৮৮১ সালে প্রতিষ্ঠিত এই বিশ্ববিদ্যালয়টি গবেষক, টেকনিশিয়ান এবং শিক্ষাবিদদের মধ্যে বিজ্ঞানের প্রতি ভালবাসা জাগ্রত করার মাধ্যমে ক্রমাগত জাপানের বিজ্ঞানের বিকাশে অবদান রেখে চলেছে।

"প্রকৃতি, মানুষ এবং সমাজের সুরেলা বিকাশের জন্য বিজ্ঞান এবং প্রযুক্তি তৈরির" মিশনের সাথে টিএসএস বেসিক থেকে প্রয়োগকৃত বিজ্ঞানের বিস্তৃত গবেষণা গ্রহণ করেছে। টিউএস গবেষণার জন্য একটি বহুমাত্রিক পদ্ধতি গ্রহণ করেছে এবং আজকের অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কিছু ক্ষেত্রে নিবিড় অধ্যয়ন করেছে। টিউএস একটি মেধাশাসন যেখানে বিজ্ঞানের সেরাটি স্বীকৃত এবং লালিত হয়। এটি জাপানের একমাত্র বেসরকারী বিশ্ববিদ্যালয় যে প্রাকৃতিক বিজ্ঞান ক্ষেত্রে নোবেল পুরষ্কার বিজয়ী উত্পাদন করার জন্য নোবেল পুরষ্কার এবং এশিয়ার একমাত্র বেসরকারী বিশ্ববিদ্যালয় তৈরি করেছে।
ওয়েবসাইট: https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/

 

টোকিও বিজ্ঞান বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক শিনিচি কোমাবা সম্পর্কে

অধ্যাপক শিনিচি কোমাবা তাঁর পিএইচডি ডিগ্রি লাভ করেন। জাপানের ওয়াসেদা ইউনিভার্সিটি থেকে এবং তারপর ইয়াতে বিশ্ববিদ্যালয়ে রিসার্চ অ্যাসোসিয়েট হিসেবে যোগ দেন। ফ্রান্সে এক বছরের পোস্ট-ডক্টরাল গবেষণার পর, তিনি 2005 সালে টোকিও ইউনিভার্সিটি অব সায়েন্সে যোগ দিয়েছিলেন বিভিন্ন ধরণের রিচার্জেবল ব্যাটারির জন্য ইলেক্ট্রোড, ইলেক্ট্রোলাইট এবং বাইন্ডিং উপকরণ তৈরিতে কাজ করার জন্য। তার গবেষণা গ্রুপ রিচার্জেবল ব্যাটারি এবং তাদের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল অ্যাপ্লিকেশনগুলির ক্ষেত্রে অত্যাধুনিক গবেষণা করে। তিনি এই পর্যালোচনা নিবন্ধের সংশ্লিষ্ট লেখকও। 250 টিরও বেশি প্রকাশনার সাথে তার কৃতিত্বের জন্য, অধ্যাপক কোমাবা 2019 সালে "উচ্চ উদ্ধৃত গবেষক" উপাধি সহ অসংখ্য আন্তর্জাতিক পুরস্কার জিতেছেন। 

তহবিল তথ্য

এই গবেষণাটি আংশিকভাবে MEXT প্রোগ্রাম "ESICB" (JPMXP0112101003) দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল; A-STEP প্রোগ্রাম (#JPMJTS1611); এবং কনসার্ট-জাপান প্রোগ্রাম (#JPMJSC17C1), জাপান বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি সংস্থা (JST); এবং JSPS KAKENHI গ্রান্ট নম্বর JP16K14103, JP16H04225, এবং JP18K14327।

লেখক সম্পর্কে

সিন্ডিকেটেড কন্টেন্ট এডিটরের অবতার

সিন্ডিকেটেড কন্টেন্ট এডিটর

শেয়ার করুন...