ব্যাটারিগুলিতে বিরল পৃথিবী উপকরণগুলির গবেষণা এবং প্রয়োগ
ব্যাটারিগুলির উচ্চতর রূপান্তর দক্ষতা এবং কম কার্বন নিঃসরণের মতো সুবিধা রয়েছে যা এগুলি একটি আদর্শ সবুজ শক্তির উত্স হিসাবে তৈরি করে। বর্তমানে ব্যাটারিগুলিতে বিরল পৃথিবী অনুঘটক উপকরণগুলির গবেষণা এবং প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে: লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, সলিড অক্সাইড জ্বালানী কোষ, প্রোটন বিনিময় ঝিল্লি জ্বালানী কোষ, ধাতব-বায়ু ব্যাটারি এবং সৌর কোষ।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, বৃহত্তর শক্তি ঘনত্ব, দীর্ঘ জীবনকাল এবং কোনও দূষণের সুবিধা রয়েছে। অ্যানোড উপকরণগুলির জন্য, ক্যাথোড উপকরণগুলির বিকাশ, যা পিছনে পিছনে থাকে, তা হ'ল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কার্যকারিতা নির্ধারণের মূল কারণ। বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির উপর ভিত্তি করে যেমন উচ্চ চার্জ এবং শক্তিশালী মেরুকরণের ক্ষমতা, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলিতে বিরল পৃথিবী উপাদানগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সংশোধন করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা দিক হয়ে উঠবে। লি এট আল। বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির সাথে ডোপড লিমন 2 ও 4 এবং দেখা গেছে যে ওয়াই, এনডি, জিডি, এবং সিই এর মতো উপাদানগুলির সাথে ডোপিং লিমন 2 ও 4 এর জাল ধ্রুবক বৃদ্ধি করেছে এবং লিমন 2 ও 4 কাঠামোর স্থায়িত্ব বাড়িয়েছে, যার ফলে লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর হারের প্রচার করা হয়েছে। লিউ এট আল। পাওয়া গেছে যে এলএ এবং আল-ডোপড লিকু 2 উপাদানটির হারের কার্য সম্পাদনে উল্লেখযোগ্য উন্নতি সহ খুব উচ্চ ক্ষমতা এবং স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করেছে।
সলিড অক্সাইড জ্বালানী কোষ (এসওএফসি) এমন ডিভাইস যা অক্সিজেন বা অন্যান্য অক্সিডেন্ট ব্যবহার করে রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে রাসায়নিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। অন্যান্য ধরণের জ্বালানী কোষের সাথে তুলনা করে, এসওএফসির উচ্চ বিদ্যুত উত্পাদন দক্ষতা, বৃহত শক্তি ঘনত্ব, উচ্চ মডুলারিটি এবং নমনীয় নকশা এবং ইনস্টলেশন রয়েছে। এসওএফসিগুলিতে ইলেক্ট্রোলাইটস, ক্যাথোডস, অ্যানোডস এবং বাইপোলার প্লেট (সংযোগকারী উপকরণ) এর মতো উপাদান রয়েছে। বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির অনন্য ফিজিকোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি জ্বালানী কোষগুলির বিভিন্ন উপাদানগুলিতে তাদের উল্লেখযোগ্য ভূমিকা নিশ্চিত করে। বিরল পৃথিবীর যৌগিক অক্সাইডগুলির সমৃদ্ধ আয়নিক এবং বৈদ্যুতিন পরিবাহিতা রয়েছে এবং এর ভিত্তিতে এগুলি প্রায়শই শক্ত অক্সাইড জ্বালানী কোষগুলিতে অনুঘটক হিসাবে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু জিডি, এসএম, এবং সিই এর অনুরূপ আয়নিক রেডিয়ি রয়েছে, সিইও 2 তে ডোপিং জিডি বা এসএমকে উচ্চ পরিবাহিতা সহ উপকরণগুলিতে ফলাফল দেয় এবং অ্যানোড গর্তের ঘনত্বকে বাড়িয়ে তোলে, অ্যানোডে তাদের সালফার সহনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।
প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল (পিইএমএফসিএস) হাইড্রোজেন ব্যবহার করে বা জ্বালানী এবং অক্সিজেন বা বায়ু হিসাবে গ্যাসকে অক্সিড্যান্ট হিসাবে ব্যবহার করে, প্রতিক্রিয়া পণ্যটি জল। বৈদ্যুতিন রাসায়নিক বিক্রিয়া হারের উন্নতি করতে, পিটি সহ একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ অনুঘটককে গ্যাসের প্রসারণ ইলেক্ট্রোডে লোড করতে হবে, যার উচ্চ অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ রয়েছে, সাধারণত বৈদ্যুতিক হিসাবে নির্বাচিত হয়। তবে, পিটির ব্যয়বহুল মূল্য এবং বিষাক্ততার জন্য এর সংবেদনশীলতা তার বৃহত আকারের প্রয়োগকে সীমাবদ্ধ করে। বর্তমানে, ক্রমবর্ধমান গবেষণাটি পরামর্শ দেয় যে স্বল্প ব্যয়বহুল বিরল পৃথিবী উপাদানগুলিকে মাধ্যমিক বা তৃতীয় ডোপ্যান্ট হিসাবে অনুঘটক হিসাবে প্রবর্তন করা কেবল উত্পাদন ব্যয়ই হ্রাস করে না তবে অনুঘটকটির ক্রিয়াকলাপ এবং অ্যান্টি-পয়জনিং পারফরম্যান্সকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।
ধাতব-বায়ু ব্যাটারিগুলির উচ্চ শক্তি ঘনত্ব এবং উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতার সুবিধা রয়েছে তবে অক্সিজেন হ্রাস প্রতিক্রিয়া এখনও শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করতে অনুঘটক সহায়তা প্রয়োজন। এই ক্ষেত্রে, সেরিয়াম ডাই অক্সাইড (সিইও 2) এর মতো বিরল পৃথিবী উপকরণগুলি তাদের দুর্দান্ত অক্সিজেন স্টোরেজ এবং মুক্তির দক্ষতার কারণে মনোযোগ পেয়েছে, প্রতিক্রিয়া পরিবেশে অক্সিজেন সামগ্রীর নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়। চীনা গবেষকরা এ নিয়ে ব্যাপক গবেষণা করেছেন। পেরোভস্কাইট অক্সাইডস (এবিও 3) বর্তমানে ইলেক্ট্রোড উপকরণগুলির জন্য একটি উত্তপ্ত বিষয়। যদিও তাদের পরিবাহিতা দুর্বল এবং তাদের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রটি সীমাবদ্ধ, তবে তাদের দুর্দান্ত দ্বিখণ্ডিত অনুঘটক কর্মক্ষমতা এবং টিউনেবল প্রাথমিক রচনাটি যথেষ্ট গবেষণার আগ্রহকে আকর্ষণ করেছে। ইয়ানের গবেষণা গোষ্ঠী ল্যাকো 0। তারা আরও একটি শক্ত-রাষ্ট্রীয় নমনীয় জেডএন-এয়ার ব্যাটারি একত্রিত করেছে যা দুর্দান্ত চার্জযোগ্যতা, সাইক্লিং স্থিতিশীলতা এবং অসামান্য স্থায়িত্ব দেখিয়েছিল, ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য দুর্দান্ত সম্ভাবনা সরবরাহ করে (চিত্র 1)।
চিত্র 1 জিংক-এয়ার ব্যাটারিগুলিতে বিরল পৃথিবী পেরোভস্কাইট অক্সাইডের পারফরম্যান্স সম্পর্কে গবেষণা
বিরল পৃথিবী লুমিনসেন্ট উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে আপ-রূপান্তর এবং ডাউন-রূপান্তর লুমিনসেন্ট উপকরণ, নির্গমন বর্ণালী সহ প্রাথমিকভাবে 400-700 এনএম পরিসরে, একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসীমা যা সৌর শক্তি দ্বারা দক্ষতার সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে। আপ/ডাউন-রূপান্তর ফাংশনগুলির সাথে বিরল পৃথিবী-ভিত্তিক লুমিনসেন্ট উপকরণগুলি বিকাশ করা সৌর কোষগুলির ফটোভোলটাইক রূপান্তর দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। অনেক গবেষক রঞ্জক সংবেদনশীল সৌর কোষগুলিতে হালকা শোষণ এবং ফটোোক্রন্ট উন্নত করতে দুর্দান্ত অবদান রেখেছেন। হালকা ক্যাপচার বাড়ানোর জন্য, হাফেজ এট আল। সংশ্লেষিত টিআইও 2: ইইউ 3+/টিআইও 2 ন্যানো পার্টিকেল বিলেয়ার ইলেক্ট্রোডগুলি ডাই-সংবেদনশীল সৌর কোষের জন্য। তিনি এট আল। প্রথমবারের জন্য জৈব হ্যালাইড পেরোভস্কাইট সৌর কোষের দক্ষতা উন্নত করতে আপ-রূপান্তর লুমিনসেন্ট উপকরণ ব্যবহার করা হয়েছে। রামসামি এট আল। অন্তর্ভুক্ত-এনএজিডিএফ 4: ওয়াইবি 3 ইআর 3 এফই আপ-রূপান্তর ন্যানো পার্টিকেলগুলির সাথে এজি ন্যানো পার্টিকেলগুলির সাথে ডাই-সংবেদনশীল সৌর কোষগুলির জন্য একটি প্রতিবিম্ব প্রক্রিয়া তৈরি করে, তাদের দক্ষতা বাড়িয়ে তোলে।
এইচএনআরই দ্বারা উত্পাদিত স্ক্যান্ডিয়াম, ইটিট্রিয়াম, সামেরিয়াম, ইউরোপিয়ামের মতো উচ্চ-বিশুদ্ধতা বিরল পৃথিবী ধাতুগুলি ব্যাটারি উপকরণগুলির গবেষণা এবং উত্পাদনে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা যেতে পারে। আমরা বিরল পৃথিবীর উপকরণগুলির অন্যান্য রূপগুলি সরবরাহ করি যেমন 6 এন খাঁটি বিরল পৃথিবী অক্সাইড, ক্লোরাইড এবং বিরল পৃথিবী স্পটারিং লক্ষ্যগুলি এবং পিভিডি প্রক্রিয়াগুলির জন্য বাষ্পীভবন উপকরণ।