भारी मात्रा में ऊर्जा स्टोर करने के लिए आईआईएससी के छोटे से नए उपकरण का उपयोग स्ट्रीटलाइट्स से लेकर ई-कार तक में किया जाता है भारत समाचार

बेंगलुरु: IISc के इंस्ट्रूमेंटेशन विभाग के शोधकर्ता और अनुप्रयुक्त भौतिकी (आईएपी) ने एक नया अल्ट्रा-माइक्रो डिजाइन किया है supercapacitorएक छोटा उपकरण जो भारी मात्रा में विद्युत आवेश को संग्रहीत करने में सक्षम है।
संस्थान के अनुसार, नया उपकरण मौजूदा सुपरकैपेसिटर की तुलना में बहुत छोटा और अधिक कॉम्पैक्ट है और संभावित रूप से कई उपकरणों में इस्तेमाल किया जा सकता है स्ट्रीट लाइट उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रिक कारों और चिकित्सा उपकरणों के लिए।
“इनमें से अधिकतर डिवाइस वर्तमान में बैटरी द्वारा संचालित हैं। हालांकि, समय के साथ, ये बैटरी चार्ज स्टोर करने की क्षमता खो देती हैं और इसलिए सीमित शेल्फ-लाइफ होती है। दूसरी ओर, कैपेसिटर, अपने डिजाइन के आधार पर इलेक्ट्रिक चार्ज को अधिक समय तक स्टोर कर सकते हैं,” आईआईएससी ने एक बयान में कहा।
उदाहरण के लिए, 5 वोल्ट पर चलने वाला कैपेसिटर एक दशक के बाद भी उसी वोल्टेज पर काम करता रहेगा। लेकिन बैटरी के विपरीत, वे डिस्चार्ज नहीं हो सकते ऊर्जा लगातार – उदाहरण के लिए, एक मोबाइल फोन को पावर देने के लिए।

आईआईएससी ने कहा, “दूसरी ओर, सुपरकैपेसिटर, बैटरी और कैपेसिटर दोनों का सबसे अच्छा संयोजन करते हैं – वे बड़ी मात्रा में ऊर्जा को स्टोर कर सकते हैं और रिलीज कर सकते हैं, और इसलिए अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए अत्यधिक मांग की जाती है।”
एसीएस एनर्जी लेटर्स में प्रकाशित वर्तमान अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने मौजूदा कैपेसिटर में उपयोग किए जाने वाले धातु इलेक्ट्रोड के बजाय चार्ज कलेक्टर के रूप में फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर या एफईटी का उपयोग करके अपने सुपरकैपेसिटर का निर्माण किया।
आईएपी की प्रोफेसर और अध्ययन की संबंधित लेखिका आभा मिश्रा ने कहा, “सुपरकैपेसिटर के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में एफईटी का उपयोग कैपेसिटर में ट्यूनिंग चार्ज के लिए कुछ नया है।”
वर्तमान कैपेसिटर आमतौर पर धातु ऑक्साइड-आधारित इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हैं, लेकिन वे खराब इलेक्ट्रॉन गतिशीलता से सीमित हैं, आईआईएससी ने कहा, इसलिए मिश्रा और उनकी टीम ने मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड (एमओएस 2) की कुछ-परमाणु-मोटी परतों से युक्त हाइब्रिड एफईटी का निर्माण किया। ग्राफीन – इलेक्ट्रॉन गतिशीलता बढ़ाने के लिए – जो तब सोने के संपर्कों से जुड़े होते हैं।
एक ठोस अवस्था सुपरकैपेसिटर बनाने के लिए दो FET इलेक्ट्रोड के बीच एक ठोस जेल इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग किया जाता है। पूरी संरचना एक सिलिकॉन डाइऑक्साइड / सिलिकॉन बेस पर बनी है।
मिश्रा ने कहा, “डिजाइन महत्वपूर्ण हिस्सा है, क्योंकि आप दो प्रणालियों को एकीकृत कर रहे हैं,” उन्होंने कहा कि दो प्रणालियां दो एफईटी इलेक्ट्रोड और जेल इलेक्ट्रोलाइट, एक आयनिक माध्यम हैं, जिनकी अलग-अलग चार्ज क्षमताएं हैं।
सुपरकैपेसिटर के निर्माण के बाद, शोधकर्ताओं ने विभिन्न वोल्टेज लगाकर डिवाइस की इलेक्ट्रोकेमिकल कैपेसिटेंस या चार्ज-होल्डिंग क्षमता को माप लिया।
“उन्होंने पाया कि कुछ शर्तों के तहत, समाई में 3,000% की वृद्धि हुई। इसके विपरीत, ग्राफीन के बिना सिर्फ MoS2 वाले कैपेसिटर ने समान परिस्थितियों में कैपेसिटेंस में केवल 18% की वृद्धि दिखाई, ”IISc ने कहा।
विनोद पंवार, आईएपी में पीएचडी छात्र और प्रमुख लेखकों में से एक, कहते हैं कि ट्रांजिस्टर की सभी आदर्श विशेषताओं को सही करने के लिए डिवाइस को बनाना चुनौतीपूर्ण था। पवार ने कहा, “चूंकि ये सुपरकैपेसिटर बहुत छोटे हैं, इसलिए उन्हें माइक्रोस्कोप के बिना नहीं देखा जा सकता है और निर्माण प्रक्रिया के लिए उच्च सटीकता और हाथ-आंख के समन्वय की आवश्यकता होती है।”
भविष्य में, शोधकर्ता यह पता लगाने की योजना बना रहे हैं कि क्या MoS2 को अन्य सामग्रियों के साथ बदलने से उनके सुपरकैपेसिटर की धारिता और भी अधिक बढ़ सकती है। वे कहते हैं कि उनका सुपरकेपसिटर पूरी तरह कार्यात्मक है और ऑन-चिप एकीकरण द्वारा इलेक्ट्रिक कार बैटरी या किसी भी लघु प्रणाली जैसे ऊर्जा भंडारण उपकरणों में तैनात किया जा सकता है। वे सुपरकैपेसिटर पर पेटेंट के लिए आवेदन करने की भी योजना बना रहे हैं।