कुनैपनि कुरा चल्न ऊर्जा चाहिन्छ, चाहे प्राणी होस् वा मेसिन। जीवले अन्नपात खाएर आफूलाई चाहिने ऊर्जाको जोहो गर्छ भने मेसिनमा त्यो चल्न चाहिने ऊर्जा चलाउनेले जोहो गर्नुपर्छ। त्यसभन्दा पहिले जीवको शृष्टीदेखि नै खाएरै शक्ति आर्जन हुँदै आएको छ।
आधुनिक मानवको विकाससँगै मेसिनरी उपकरणको पनि विकास भयो। यसरी विकास भएका उपकरणहरूलाई बाह्य स्रोतबाट दिइएको ऊर्जाले तिनीहरूलाई चलाउन सकिने गरि बनाइयो। जीवास्म इन्धनको विकास भएपछि मेसिरनरी उपकरणको सञ्चालन निकै सहज भएको मानिन्छ। त्यसअघि पनि विभिन्न प्रकारका ऊर्जाको उपयोग गरेर मेसिन चलाउने कुराको प्रयोग र विस्तार भइनै रह्यो, जुन आज पर्यन्त जारी छ।
सवारीसाधन पनि मेसिनरी उपकरणकै उपज वा प्रकार हो। ठेलागाडा होस् वा साइकल त्यो पनि शक्ति बिना चल्दैन। साइनल र ठेलागाडा मानिस वा बययले तानेर चल्थे। यी साधनको शक्तिको स्रोत मानिस वा बयल थिए।
मेसिनरी उपकरणको विकाससँगै त्यसमा मानिस वा बयलको शक्तिको विकल्पमा अन्य ऊर्जाको खोजी हुन थाल्यो। जीवास्म इन्धनको आविस्कारपछि ऊर्जा विकासमा कायापलट भयो र संसारको मोबिलिटीले त आधुनिक मानवलाई धेरै पर लान सहयोग पुर्यायो।
जीवास्म इन्धनका साथै बिजुली स्टोर गरेर त्यसको सहायताले मेसिन चलाउने प्रयोग पनि धेरै पहिले नै भएको हो। तर यसको विकासमा जीवास्म इन्धनवाला मेसिनले उछिन्यो र त्यो केही पर धकेलियो। विद्युत स्टोर गरेर राख्न विभिन्न उपायहरू अपनाइयो।
लिडएसिड ब्याट्री त्यसको एउटा उदाहरण हो। तर २००० को दशकमा जब लिथियको विकास भयो यसबाट बनेको ब्याट्रीले धेरै र तुृलनात्मक रुपमा सजिलो गरि विद्युत स्टोर गर्न थाल्यो।
यसको विकासले साना उपकरणमा मात्र होइन सवारीसाधन गुडाउनसम्म सम्भव भयो र अहिले स्वच्छ सवारीका रुपमा विद्युतीय सवारीको प्रयोग उल्लेख्य रुपमा बढ्दो छ। त्यही सवारीलाई हाक्ने ब्याट्रीको सुरुवाती विकास, वर्तमान र भविष्यको प्रविधि बारे यहाँ चर्चा गरिएको छ।
ब्याट्री के हो र यसले कसरी काम गर्छ?
ऊर्जा सञ्चय- ब्याट्री त्यस्तो उपकरण हो जसले केमिकल इनर्जीलाई सञ्चय गर्छ र जति बेला आवश्यक पर्छ त्यतिबेला इलेक्ट्रिकल इनर्जीमा परिवर्तन पर्छ। ब्याट्रीमा दुई वटा महत्वपूर्ण तत्वहरू हुन्छ, एनोड(नेगेटिभ इलेक्ट्रोड) र क्याथोड(पोजेटिभ इलेक्ट्रोड)। यी दुई तत्वलाई इलेक्ट्रोलाइटले छुट्याएको हुन्छ र विशेष पदार्थ जसले आयनको प्रवाहलाई सहज बनाउँछ।
केमिकल रियाक्सन- डिस चार्जका बेला(ऊर्जा प्रवाह गर्दा) ब्याट्री भित्रै केमिकल रियाक्सन हुन्छ। एनोडले आयन छोड्दा त्यो इलेक्ट्रोलाइन हुँदै क्याथोडसम्म पुग्छ। यसरी आयनको प्रवाह हुँदा इलेक्ट्रिक करेन्ट उत्पन्न हुन्छ र त्यो पावरका रुपमा उपकरणमा प्रयोग गरिन्छ।
रिचार्जिङ- केही ब्याट्रीहरू जस्तै लिथियम आयन ब्याट्री जो आम रुपमा इलेक्ट्रोनिक्समा प्रयोग गरिन्छ। यसलाई रिचार्ज गर्न सकिन्छ। चार्जिङका बेला बाह्य विद्युतीय करेन्टको उपयोग गरिन्छ र केमिकल रियाक्न भएर रिजर्भमा विद्युत बस्छ। यो समयमा आयनले एनोड र क्याथोडलाई पुरानै अवस्थामा बस्न दबाद दिइरहेको हुन्छ र ब्याट्रीमा पुन: शक्ति सञ्चय हुन्छ।
विभिन्न प्रकार- विभिन्न प्रकारका ब्याट्रीहरू हुन्छन् र यी हरेकको आफ्नै विशेषता र अवस्था हुन्छ। केही आम ब्याट्रीहरूमा लिड एसिड(कारहरूमा), लिथिय आयन (ल्यापटम, फोन तथा विद्युतीय सवारी) र अल्कालाइन(दैनिक प्रयोग हुने उपकरण्मा) ब्याट्री छन्।
ब्याट्री प्रविधिका मुख्य विकासक्रम
१. बगदाद ब्याट्री (२५० बीसी-सम्भवत:)
यो त्यस्तो एउटा माटोको भाँडा हो, जो बगदादमा बनाइएको थियोे, जसबारे अहिले पनि स्पष्ट धारण भने छनै। यसलाई सुरुवाती ब्याट्री डिजाइनका रुपमा लिइन्छ किन की यसमा कपर र जिंकसहित अम्लिय इलेक्ट्रोलाइट मिसार माटोले भरिएको थियो। तर यसको उद्देश्य र कार्यसम्पादन बारे भने स्पष्ट छैन।
२. भोल्टाइक पाइ (१८००)
एलेक्जेन्ड्रो भोल्टाले भोल्टाइक पाइ आविस्कार गरे। यसैलाई पहिलो वास्तविक ब्याट्रीका रुपमा लिइन्छ। यसमा करप र जिंकलाई क्याथोडलाई सकले छुट्याइएको थियो। यो प्याकिङ भित्रको केमिकल रियाक्सनले निरन्तर रुपमा इलेक्ट्रिक करेन्ट पैदा गरिरहन्छ। तथापी यो धेरै शक्तिशाली थिएन र दीर्घकालिन पनि। उक्त समयमा भोल्टाइक पाइले भविष्यको ब्याट्री विकासको बाटो तय गरेको थियो।
३. लिड एसिड ब्याट्री(१८५९)
गास्टोन प्लान्टले बनाएको लिड एसिड ब्याट्री त्यतिबेलाको इनोभेसनको ब्रेकथ्रु थियो। यो पहिलो रिचार्जेवल ब्याट्री थियो र लिट प्लेटस्मा सलफ्युरिक एसिडको सवमर्जड गरिएको थियो। डिस्चार्जको समयमा केमिकल रियाक्सनले विद्युत उत्पादन गर्छ। २०औँ सताब्दीमा यो प्रविधि ग्यासोलिन इन्जिन स्टार्टका लागि महत्वपूण सावित भएको थियो। धेरै नै परिमार्जनसहित अहिले पनि कारमा यही ब्याट्री प्रयोग हुँदै आएको छ।
४. जिंक-कार्बन सेल(१८६६)
गर्जियस लेकलान्चेले प्रारम्भिक रुपमा जिंक कार्बन सेललाई सुक्खा सेल ब्याट्रीका रुपमा प्रयोग गरेका थिए। यो ब्याट्रीमा जिंक कार्बन सेलमा इलेक्ट्रोलाइटलाई धुलो बनाएर प्रयोग गरिएको थियो। जसका कारण यो ब्याट्री पोर्टेवल र व्यवहारिक थियो। पोर्टेवल डिभाइसमा प्रयोग गरिएपनि यो ब्याट्री त्यति शक्तिशाली भने थिएन।
५. निकेल-क्याडिम ब्याट्री (एनआईसीडी) (१८९९)
वालडिमार जुङनरले बनाएको यो ब्याट्री गेम चेन्जरका रुपमा आयो। अल्कालाइन इलेक्ट्रोलाइनसहितको यो रिचार्जेवल ब्याट्री व्यापक रुपमा प्रयोगमा आएको थियो। लिड एसिड ब्याट्रीको तुलनामा यो ब्याट्री उच्च ऊर्जा दक्षता र धेरै लाइफ साइकल थियो। सहज भएकाले यो सुरुवाती चरणमा क्यामेरा र फोनमा प्रयोगमा आएको थियो। धेरै स्वच्छ ब्याट्री आउन थालेपछि वातावरणीय मुद्दाका कारण यो ब्याट्री प्रयोगमा आउन छाड्यो।
६. निकेल आइरन ब्याट्री (निफी) (१९००)
थोमस एडिसनले विकास गरेको यो ब्याट्री सुरुवाती चरणमा रिचार्जेवल विकल्पमा आएको थियो। यसमा निकेल र आइरन इलेक्ट्रोडसहित पोटासियम हाइड्रोअक्साइड इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गरिएको थियो। परिवर्तनकारी ब्याट्री र दीर्घकालिन भएपनि एनआईसीडीभन्दा कम उपयोग हुँदै गएको थियो।
७. लिथियम ब्याट्री (१९७०)
लिथियम ब्याट्री १९७० को दशकमा विकास भएको थियो। यसअघि विकास भएका ब्याट्री प्रविधिको तुलनामा यो ब्याट्रीको ऊर्जा दक्षता धेरै थियो। लिथियम उच्च प्रतिक्रियात्मक तत्व हो जसमा सानो आकारमै धेरै ऊर्जा सञ्चय गर्न सक्छ। सुरुवाती चरणमा धेरै तात्ने र जोखिमयुक्त भएको बताएन्थ्यो।
८. लिथियम-आयन ब्याट्री (१९९१)
सोलीले लिथियम आयन ब्याट्रीलाई १९९१ देखि आम रुपमा प्रयोगमा ल्याएको थियो। यसलाई क्रिटिकल टर्निङ प्वाइन्टका रुपमा लिइन्छ। सुरुवाती लिथियम ब्याट्रीमा रहेको असुरक्षालाई लिथियम आयन ब्याट्रीले सम्बोधन गरेको थियो। त्यस्तै स्थिरता र सहज डिजाइनका कारण पनि यो उपयुक्त मानिएको छ। लामो समय प्रयोग गर्न सकिने र धेरै ऊर्जा सञ्चय गर्न मिल्ने भएकाले लिथियम आयन ब्याट्री पोर्टेवल डिभाइस र विद्युतीय सवारीका लागि निक्कै उपयोगी सावित भएको छ।
९. ब्याट्रीको आधुनिक विकास र उपरान्त
लिथियम आयान ब्याट्रीमा भइरहेको अनुसन्धानले यसको दक्षता बढ्दै गएको छ। वैज्ञानिकहरूले यो ब्याट्रीको ऊर्जा दक्षता बढाउने बाटोहरू पहिल्याउँदै, चार्जिङको समय घटाउँदै र ब्याट्रीको दीर्घता बढाउँदै लगेका छन्। यस मध्येको एउटा बाटो हो सोलिड स्टेट ब्याट्री। अहिलेको लिथियम आयन ब्याट्रीको तुलनामा सोलिड स्टेट ब्याट्री अत्याधिक छिटो चार्ज हुने र ऊर्जा सञ्चय ५० प्रतिशत बढ्ने प्रारम्भिक अध्ययनले देखाएको छ।
त्यस्तै अहिले धेरै अनुसन्धान संस्था तथा सवारी उत्पादकहरूले लिथियम आयनबाहेक अन्य प्रविधिमा समेत अध्ययन गरिरहेका छन्। विद्युतीय सवारीका लागि अर्को पुस्ताको ब्याट्री छिट्टै बजारमा आउने अपेक्षा गरिएको छ।
भविष्यको ब्याट्री प्रविधि
ठोस रुपमा आइनसकेको भएपनि भविष्यका लागि आउन सक्ने ब्याट्री प्रविधिबारे धेरै अध्ययन भइरहेका छन्। त्यसमध्ये यहाँ केही बारे उल्लेख गरिएको छ।
१. सोलिड स्टेट ब्याट्री : यो अहिलेको मुख्य अनुसन्धानको पाटोमा छ। सोलिड स्टेट ब्याट्रीमा तरल नभइ ठोस रुपमा इलेक्ट्रोलाइटको प्रयोग हुन्छ। यसका केही प्रमुख विशेषताहरू छन्, जस्तो आगोलागीको सम्भावना करिब नहुने भएकाले सुरक्षित, यो हलुका र सानो आकारको हुन्छ र निक्कै कम समय(पेट्रोल भर्नेभन्दा केहीमात्र बढी) लाग्छ। यो ब्याट्री प्रविधि अहिले पनि परीक्षणकै क्रममा छ। व्यवसायिक रुपमा विद्युतीय सवारीका लागि उपलब्ध भएको छनै।
२. परिस्क्रित लिथियम आयन ब्याट्री : सोलिड स्टेट ब्याट्री आउने चर्चा चलिरहेकै भएपनि लिथियम आयन ब्याट्री प्रविधिले नै अबको केही समय बजारमा प्रभाव जमाइ रहेन छ। अनुसन्धानकर्ताहरूले लिथियम आयन ब्याट्री प्रविधिमा निरन्तर काम गरिरहेका छन्। यसमा नयाँ इलेक्ट्रोड पदार्थको विकास भएमा ऊर्जा सञ्चय बढ्ने, चार्जिङ समय कम हुने र ब्याट्रीको लाइफ बढ्ने अनुमान गरिएको छ।
३. नेक्स्ट जेनेरेसन क्याथोड मटेरियल्स : लिथियम आयन ब्याट्री क्याथोडमा आधारित पदार्थ प्रयोग गरिन्छ। यो पदार्थ प्रभावकारी छ तर महँगो र कोबल्टको उत्खनन्मा वातावरणीय विषय उठ्दै आएको छ। त्यसैले अनुसन्धाताहरूले क्याथोड पदार्थको विकल्पको खोजी गरिरहेका छन्।
४. ब्याट्री म्यानेजमेन्ट सिस्टम (बीएमएस) : बीएमएस ब्याट्री प्याकको इलेक्ट्रोनिक ब्रेन हो। बीएमएसले ब्याट्रीको स्वास्थ्य मोनिटर गर्ने, चार्जिङ र डिसचार्जिङलाई रेगुलेट गर्ने, सुरक्षाको सुनिश्चितता गर्ने र ब्याट्रीको दक्षता बढाउन सहयोग पर्छ। बीएमएस प्रविधि परिस्क्रित हुँदै जाँदा ब्याट्री दक्षता र दीर्घतामा सुधार हुँदै जानेछ।
५. ब्याट्री रिसाइकल : अहिले संसारभरका सडकमा विद्युतीय सवारीको संख्या बढ्दै गइरहेको छ। सवारीको संख्या बढेसँगै ब्याट्रीको दीर्घकालिन प्रयोगका लागि रिसाइकल गर्नुपर्ने कुरा धेरै उठिरहेको छ। प्रयोग भएर दक्षता कम भएका ब्याट्रीमा भएको तत्वहरूलाई अधिकतम रुपमा पुन: प्रयोगमा ल्याउनका लागि धेरैले अर्बौँ लगानी गरेर अनुसन्धान गरिरहेका छन्। यसरी ब्याट्रीको पुन: प्रयोग अर्थात रिसाइकल हुन सक्यो भने वातावरणीय मुद्दा पनि कम हुने र ब्याट्रीको लागत समेत कम हुनेछ।
त्यसैले सवारी उद्योगका लागि ब्याट्रीको भविष्य निक्कै सुन्दर छ। उल्लेखित ब्याट्री र प्रविधिहरू प्रयोगमा आएपछि यसले विद्युतीय सवारी प्रति संसय भएका उपभोक्तालाई ‘कन्फिडेन्स’ दिनेछ। यसले विश्वको स्वच्छ मोबिलिटी र परिवहनमा कायापलट नै ल्याउने छ।
