কাঠকে শক্ত এবং প্রতিরোধী করে তোলে এমন জৈবপলিমার, লিগনিন, কাগজের মণ্ডের উপজাত থেকে শক্তি সঞ্চয়ের জন্য একটি তারকা প্রার্থী হয়ে উঠেছে। শিল্প বর্জ্য থেকে শুরু করে তড়িৎ রাসায়নিক সম্পদব্যাটারির জগতে এর উত্থান ইউরোপীয় গবেষণা কেন্দ্র, বিশ্ববিদ্যালয় এবং নির্মাতাদের একত্রিত করছে যারা গুরুত্বপূর্ণ উপকরণের উপর নির্ভরতা কমাতে এবং এই খাতের পরিবেশগত প্রভাব কমাতে চাইছে।
মজার বিষয় হলো, এই রূপান্তর কেবল একটি প্রযুক্তিগত ক্ষেত্রেই ঘটছে না, বরং একসাথে বেশ কয়েকটি ক্ষেত্রেই ঘটছে: লিথিয়াম-আয়ন এবং সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য হার্ড কার্বন অ্যানোড, পটাসিয়াম-ভিত্তিক সিস্টেমের জন্য পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট এবং এমনকি জৈব রেডক্স ফ্লো ব্যাটারির জন্যও সমাধান। একই কাঁচামাল, উদ্ভাবনের অনেক পথএবং তাদের সকলের লক্ষ্য আরও নিরাপদ, আরও সাশ্রয়ী মূল্যের সেল এবং আরও স্থানীয় সরবরাহ শৃঙ্খলের দিকে।
লিগনিন কী এবং ব্যাটারিতে এটি কেন গুরুত্বপূর্ণ?
লিগনিন হল কাঠের গাছপালায় উপস্থিত একটি প্রাকৃতিক পলিমার, যা গাছের প্রায় ২০-৩০% অংশে থাকে, যা সেলুলোজ তন্তুর মধ্যে "আঠা" হিসেবে কাজ করে এবং দৃঢ়তা প্রদান করে। এর সবচেয়ে বড় শক্তি এতে থাকা কার্বনের মধ্যে রয়েছে, নিরাকার কাঠামো বা "কঠিন কার্বন" সহ সক্রিয় ইলেকট্রোড উপকরণের পূর্বসূরী হিসাবে ব্যবহারযোগ্য, যা আয়নগুলিকে আবাসন এবং চার্জ এবং স্রাব চক্র সহ্য করার জন্য উপযুক্ত।
কাগজ শিল্পে তন্তু উৎপাদনের সময় এটি আলাদা করা হয় এবং ঐতিহ্যগতভাবে শক্তি উৎপাদনের জন্য এটি পুড়িয়ে ফেলা হয়। এটিকে পুড়িয়ে ফেলার পরিবর্তে অতিরিক্ত মূল্যে পরিণত করুন এটি বর্তমান ব্যাটারিতে উপস্থিত কিছু জীবাশ্ম কার্বন (যেমন গ্রাফাইট) প্রতিস্থাপনের একটি বৃত্তাকার এবং স্থানীয় উপায় খুলে দেয় এবং সম্ভাব্য কম খরচে তা করে।
এর প্রাচুর্যের পাশাপাশি, একটি গুরুত্বপূর্ণ স্থায়িত্ব উপাদান রয়েছে: যদি লিগনিন পাস্তা উৎপাদন থেকে একটি বাই-স্ট্রিম হিসাবে আসে, অতিরিক্ত গাছ কাটার সাথে জড়িত নয়স্টোরা এনসোর মতো কোম্পানিগুলি তাদের কাঁচামালের টেকসই উৎপত্তি নিশ্চিত করে এবং বছরের পর বছর ধরে বৃহৎ পরিসরে (বার্ষিক হাজার হাজার টন) লিগনিন উৎপাদন করে আসছে, যা সংশ্লিষ্ট প্রযুক্তির উন্নয়নের জন্য একটি শিল্প ভিত্তি প্রদান করে।
লিগনিন থেকে তৈরি শক্ত কার্বন অ্যানোড: বন থেকে ইলেকট্রোডে
বর্তমানে সবচেয়ে ব্যাপক ব্যবহার হল অ্যানোডের জন্য লিগনিন থেকে প্রাপ্ত শক্ত কার্বন তৈরি। এই কৌশলটির মধ্যে রয়েছে একটি জড় বায়ুমণ্ডলে লিগনিনকে গরম করা। যতক্ষণ না এটি কার্বনাইজড হয়, ততক্ষণ পর্যন্ত একটি বিশৃঙ্খল এবং ছিদ্রযুক্ত কাঠামো সহ একটি উপাদান পাওয়া যায় যা আয়ন (লিথিয়াম বা সোডিয়াম) সন্নিবেশ এবং দ্রুত নিষ্কাশনের পক্ষে এবং ভাল চক্র স্থিতিশীলতা প্রদান করে।
ফিনিশ কোম্পানি স্টোরা এনসো তাদের হার্ড কার্বন লিগনয়েডের নাম দিয়েছে, যা ব্যাটারি অ্যানোডে ইন্টিগ্রেশনের জন্য তৈরি। স্তরযুক্ত গ্রাফাইটের তুলনায়, এটি লোড হতে ধীর।লিগনয়েডের একটি উন্মুক্ত কাঠামো রয়েছে যা আয়নিক গতিশীলতাকে সহজতর করে এবং রিচার্জিং ত্বরান্বিত করার লক্ষ্য রাখে, একই সাথে আমদানি করা প্রাকৃতিক বা সিন্থেটিক গ্রাফাইটের উপর নির্ভরতাও হ্রাস করে।
এই পদক্ষেপটি বিচ্ছিন্ন নয়: নর্থভোল্টের মতো সেল নির্মাতাদের সাথে এবং সম্প্রতি, সোডিয়াম আয়নে বিশেষজ্ঞ আল্ট্রিসের সাথে শিল্প জোট তৈরি হয়েছে। লিগনয়েড + প্রুশিয়ান ব্লু টাইপ ক্যাথোড ট্যান্ডেম (লোহা, নাইট্রোজেন এবং সোডিয়ামের উপর ভিত্তি করে তৈরি যৌগ) লিথিয়াম, নিকেল বা কোবাল্টের মতো গুরুত্বপূর্ণ ধাতু মুক্ত এবং উভয় ইলেক্ট্রোডে প্রচুর পরিমাণে এবং অ-বিষাক্ত পদার্থযুক্ত ব্যাটারির জন্য লক্ষ্য করে।
একাডেমিক গবেষণাও এগিয়ে চলেছে: ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডনের দলগুলি পর্যবেক্ষণ করেছে যে অক্সিজেন সমৃদ্ধ ত্রুটিযুক্ত শক্ত কার্বন তারা প্রতিক্রিয়াশীলতা উন্নত করতে পারে এবং লোডিং সময় কমাতে পারে সোডিয়াম সিস্টেমে, যখন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের দলগুলি স্ব-সহায়ক লিগনিন অ্যানোড প্রদর্শন করেছে, যা কিছু সাধারণ উপাদান যেমন তামা সংগ্রহকারী বা নির্দিষ্ট বাইন্ডারের সাথে বিতরণ করে।
ThüNaBsE প্রকল্প: জার্মান সিল সহ সোডিয়াম এবং লিগনিন
জার্মানিতে, Fraunhofer IKTS ইনস্টিটিউট এবং জেনার ফ্রেডরিখ শিলার বিশ্ববিদ্যালয় ThüNaBsE প্রকল্পের অংশ হিসেবে লিগনিন থেকে তৈরি কার্বন অ্যানোড সহ একটি সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তৈরি করছে। লক্ষ্য হল পুরো চেইনটি কভার করা: স্থানীয় কাঁচামাল থেকে শুরু করে একটি সম্পূর্ণ 1 Ah কোষ, পরীক্ষামূলক বৈধতা সহ এবং বহুপদার্থবিদ্যা সিমুলেশনের মাধ্যমে।
ব্যবহৃত লিগনিন মার্সার রোজেনথাল পেপার মিল থেকে আসে এবং জড় অবস্থায় তাপীয় রূপান্তরের পর, শক্ত কার্বনে রূপান্তরিত হয়। পজিটিভ ইলেক্ট্রোডটি প্রুশিয়ান ব্লু-এর অ্যানালগগুলির উপর ভিত্তি করে তৈরিপ্রচুর পরিমাণে, অ-বিষাক্ত আয়রন যৌগ যার চমৎকার সোডিয়াম সঞ্চয়ের বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা টেকসইতার প্রস্তাবকে আরও শক্তিশালী করে।
প্রাথমিক ফলাফল উৎসাহব্যঞ্জক: ল্যাবরেটরি কোষগুলি উল্লেখযোগ্য অবক্ষয় ছাড়াই একশটি চক্র অতিক্রম করেছে, প্রকল্পের শেষে 1 Ah কোষে 200 চক্রে পৌঁছানোর লক্ষ্য রয়েছে। এই পদ্ধতিটি ফ্লোরাইডের ব্যবহারও কমিয়ে আনে। ইলেকট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটে, কর্মক্ষমতা দণ্ডিত না করে এটি কতটা কমানো বা নির্মূল করা সম্ভব তা পরীক্ষা করা।
অ্যাপ্লিকেশনগুলির কথা চিন্তা করে, দলটি স্থির স্টোরেজ থেকে শুরু করে হালকা গতিশীলতা পর্যন্ত সবকিছু বিবেচনা করছে: ৪৫ কিমি/ঘন্টা বেগে সীমাবদ্ধ মাইক্রোকার, অভ্যন্তরীণ লজিস্টিক যানবাহন বা ফর্কলিফ্ট। প্রযুক্তিগত পরিপক্কতায় স্কেল এবং অগ্রগতি এটি সম্প্রসারিত কনসোর্টিয়ার মাধ্যমে পরিকল্পিত পরবর্তী পদক্ষেপ।
লিগনিন অ্যানোড সহ সোডিয়াম ব্যাটারি: অ্যালট্রিস প্রেরণা
ইউরোপে সোডিয়াম আয়ন কোষ তৈরিকারী প্রতিষ্ঠান আলট্রিস, লিগনয়েডকে তার অ্যানোডে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য স্টোরা এনসোর সাথে অংশীদারিত্ব করেছে। সুবিধাটি কেবল প্রযুক্তিগত নয়, ভূ-রাজনৈতিকও।ইউরোপ তার গ্রাফাইটের ৯০% এরও বেশি চীনা আমদানির উপর নির্ভরশীল, এবং স্থানীয়ভাবে উৎসারিত বন কার্বন দিয়ে এটি প্রতিস্থাপন করলে সেই দুর্বলতা হ্রাস পায়।
প্রুশিয়ান ব্লু রসায়ন (লোহা, নাইট্রোজেন, সোডিয়াম এবং কার্বন) ভিত্তিক ক্যাথোডের সংমিশ্রণ সরবরাহের নিরাপত্তা এবং স্থায়িত্বের বার্তাকে আরও জোরদার করে। কাগজে-কলমে, প্রতিশ্রুতিটি নিখুঁত।: গুরুত্বপূর্ণ ধাতু নির্মূল করা, পুনর্ব্যবহার সহজ করা এবং মূল্য শৃঙ্খলকে ইউরোপীয় ভূখণ্ডের কাছাকাছি নিয়ে আসা।
তবে, বড় চ্যালেঞ্জ হলো বড় আকারের উৎপাদন এবং বাণিজ্যিক প্রত্যাশার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ খরচ এবং কর্মক্ষমতা প্রদর্শন। আগামী কয়েক বছর গুরুত্বপূর্ণ হবে। এই লিগনিন অ্যানোডগুলি বাস্তব-বিশ্বের পণ্যগুলিতে শক্তি ঘনত্ব, আয়ুষ্কাল এবং দ্রুত চার্জিংয়ের ক্ষেত্রে প্রতিযোগিতামূলক ব্যাটারির জন্য অনুমতি দেয় কিনা তা যাচাই করার জন্য।
লিগনিন-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইট: পরীক্ষাগার থেকে পরিবাহী জেল পর্যন্ত
লিগনিন কেবল অ্যানোডের জন্যই ব্যবহৃত হয় না; এটি ইলেক্ট্রোলাইটের সাথেও একত্রিত করা যেতে পারে, যে মাধ্যমে আয়নগুলি ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে চলাচল করে। ইতালির গবেষকরা একটি পলিমারিক জেল ইলেক্ট্রোলাইট তৈরি করেছেন একটি পরীক্ষামূলক পটাসিয়াম ব্যাটারির জন্য লিগনিন-ভিত্তিক, এর পলিমারিক প্রকৃতি এবং দাহ্য জৈব বিকল্পের তুলনায় এর অধিক নিরাপত্তার সুযোগ গ্রহণ করে।
যুক্তিটি স্পষ্ট: ফটোভোলটাইকসে, লিগনিন তার রঙের কারণে আলোর কিছু অংশ "খেয়ে ফেলে", কিন্তু ব্যাটারিতে তাতে কিছু আসে যায় না। আয়নিক পরিবাহিতা, স্থিতিশীলতা এবং সুরক্ষার দিকে মনোযোগ দেওয়া হচ্ছে, যেসব ক্ষেত্রে নবায়নযোগ্য উৎসের পলিমারিক জেল ভালোভাবে ফিট করতে পারে, বিশেষ করে যদি এটি জীবাশ্ম উৎসের পলিমার প্রতিস্থাপন করে।
এই পথটি হার্ড কার্বনের তুলনায় কম পরিপক্ক পর্যায়ে রয়েছে, তবে এটি সুযোগের মোজাইককে আরও বাড়িয়ে তোলে। জৈব-ভিত্তিক ইলেকট্রোড এবং ইলেকট্রোলাইট একই কক্ষে তারা উচ্চতর পুনর্নবীকরণযোগ্য উপাদান এবং পুনর্ব্যবহারযোগ্য সহজতর ব্যাটারির দরজা খুলে দেয়।
লিগনিন সহ জৈব রেডক্স ফ্লো ব্যাটারি: নির্ভীক তাপ
বৃহৎ আকারের স্থির স্টোরেজে, রেডক্স ফ্লো ব্যাটারি (RFB) মডুলারালিটি এবং দীর্ঘ জীবন প্রদান করে, তবে সাধারণত তাদের শীতলকরণের প্রয়োজন হয় এবং ভ্যানাডিয়াম ব্যবহার করা হয়, যা একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঁচামাল হিসাবে বিবেচিত হয়। ইউরোপীয় প্রকল্প BALIHT একটি জৈব বিকল্প প্রস্তাব করেছে। লিগনিন-ভিত্তিক জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট সহ যা ৮০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রায় কাজ করে এবং রেফারেন্স জৈব BFR-এর তুলনায় ২০% শক্তি দক্ষতা উন্নত করে।
ইলেক্ট্রোলাইট ছাড়াও, কনসোর্টিয়ামটি উচ্চ তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন প্লাস্টিকের ফ্রেম, চমৎকার রাসায়নিক প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন নমনীয় ট্যাঙ্ক, ন্যূনতম ফুটো সহ মুদ্রিত সেন্সর এবং উচ্চ তাপমাত্রায় প্রবাহকে সহজতর করে এমন আবরণ তৈরি করেছে। এই সিস্টেমটি উন্নত শক্তি ব্যবস্থাপনাকে একীভূত করে, একটি সহজ ইন্টারফেস এবং বিভিন্ন ধরণের ব্যাটারির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, উষ্ণ পরিবেশে এবং নিবিড় ব্যবহারের সাথে বৈধ।
স্থায়িত্বের দিক থেকে, প্রস্তাবে জলে দ্রবণীয় ইলেকট্রোড এবং বাইন্ডার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা জল দিয়ে ক্যাথোড যৌগ পুনরুদ্ধার করে, পুনর্ব্যবহারযোগ্য বাইপোলার প্লেট এবং এমন একটি নকশা যা 80% পর্যন্ত পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা অর্জন করে। এই সবকিছুই ইইউ স্বাস্থ্য, নিরাপত্তা এবং পরিবেশগত নিয়মের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।, এবং চাকরির নিরাপত্তা এবং মজুরির উপর প্রভাব পরিমাপ করার জন্য সামাজিক জীবনচক্র মূল্যায়নের সাথে।
লিগনিন এবং জিঙ্ক: অসীম চক্রের জন্য একটি অত্যন্ত স্থিতিশীল জোড়া
আরেকটি আশাব্যঞ্জক লাইন সুইডেন থেকে এসেছে: জিঙ্ক অ্যানোড এবং লিগনিন উপাদান সহ একটি ব্যাটারি, যা জিঙ্ক স্থিতিশীল করতে একটি পলিমারিক "জল লবণ" ইলেক্ট্রোলাইট (WiPSE) ব্যবহার করে। জিংকের অ্যাকিলিসের গোড়ালি ডেনড্রাইটের গঠন। এবং জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে হাইড্রোজেনের উৎপাদন; WiPSE এর সাথে, অসাধারণ স্থিতিশীলতা প্রদর্শিত হয়েছে।
প্রোটোটাইপে, সিস্টেমটি ৮,০০০ চার্জ এবং ডিসচার্জ চক্রের পরে তার ক্ষমতার প্রায় ৮০% বজায় রাখে এবং ব্যবহার না করে প্রায় এক সপ্তাহ চার্জ ধরে রাখে, যা ঐতিহ্যবাহী জলীয় জিঙ্ক ব্যাটারির চেয়ে অনেক বেশি। উপকরণগুলি সস্তা এবং প্রচুর পরিমাণে (জিঙ্ক এবং লিগনিন) ব্যবহার করে, ব্যাটারিটি সহজেই পুনর্ব্যবহারযোগ্য এবং প্রতি চক্রের খরচ নির্দিষ্ট কিছু ক্ষেত্রে লিথিয়াম দ্রবণের সাথে প্রতিযোগিতা করে।
কোন কোন পরিস্থিতিতে এটি উপযুক্ত? যেখানে শক্তির ঘনত্ব গুরুত্বপূর্ণ নয়, কিন্তু নিরাপত্তা, জীবনকাল এবং কম খরচ অপরিহার্য: আবাসিক বা কমিউনিটি স্টোরেজ, মাইক্রোগ্রিড, অথবা ব্যাকআপ পাওয়ার যেখানে অর্থনৈতিক অবস্থার চাহিদা রয়েছে। শক্তিশালী এবং সাশ্রয়ী মূল্যের প্রযুক্তিসরকারি-বেসরকারি সহায়তায়, দলটি আরও বৃহত্তর ফর্ম্যাটে, এমনকি গাড়ির ব্যাটারির আকারেও বিস্তৃত হতে আত্মবিশ্বাসী।
খরচ, পদচিহ্ন এবং সরবরাহ: লিগনিনের দুর্দান্ত যুক্তি
বর্তমান খাতের সবচেয়ে সংবেদনশীল বিষয়গুলির মধ্যে একটি হল গ্রাফাইট। এর সিন্থেটিক সংস্করণের জন্য দীর্ঘ সময় ধরে ২,৫০০-৩,০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রায় ক্যালসিনেশন প্রয়োজন, যার ফলে প্রায়শই কয়লাচালিত বিদ্যুৎ কেন্দ্র থেকে উচ্চ শক্তি খরচ হয়। পরিবেশগত প্রভাব এবং জ্বালানি খরচ তুচ্ছ নয়।এছাড়াও, আমদানির উপর অত্যধিক নির্ভরতার কারণে ইউরোপের জন্য সরবরাহ ঝুঁকি রয়েছে।
কাগজের মণ্ডের একটি প্রবাহ হিসেবে লিগনিনকে কম তাপমাত্রায় প্রক্রিয়াজাত করে শক্ত অ্যানোড কার্বন উৎপন্ন করা যেতে পারে, যা শক্তির খরচ এবং সম্ভাব্যভাবে সংশ্লিষ্ট নির্গমন হ্রাস করে। এর সাথে যোগ করুন স্থানীয় উৎস এবং বন সার্টিফিকেশনসরবরাহ শৃঙ্খলের স্থায়িত্ব এবং স্থিতিস্থাপকতার যুক্তিটি অনেক বেশি গুরুত্ব পাচ্ছে।
গুরুত্বপূর্ণ উপকরণগুলিও বাদ দেওয়া হয় বা হ্রাস করা হয়: লিথিয়ামের পরিবর্তে সোডিয়াম, ব্যয়বহুল এবং সংঘাতপূর্ণ ধাতুর পরিবর্তে প্রুশিয়ান ব্লু ক্যাথোড এবং কম দাহ্য জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট। কারিগরি-অর্থনৈতিক সমীকরণ এখনও স্কেলে যাচাই করা প্রয়োজন।তবে, স্থায়িত্বের কারণটি স্পষ্টতই এই জৈব-ভিত্তিক সূত্রগুলির পক্ষে।
বাস্তবসম্মত পারফরম্যান্স: উঁচু বিম এবং মাটিতে পা
সবকিছু কি নিখুঁত? না। লিগনিন অ্যানোড পরীক্ষা করা বিশেষজ্ঞরা সতর্ক করে দিয়েছেন যে ল্যাবরেটরি থেকে বাজারে লাফানো তুচ্ছ নয়। খরচ এবং কর্মক্ষমতার দিক থেকে গ্রাফাইটের সাথে প্রতিযোগিতা তীব্র।এবং কিছু গবেষক স্বল্পমেয়াদে সম্পূর্ণ প্রতিস্থাপন সম্পর্কে সন্দিহান, অন্তত সবচেয়ে শক্তি-ঘন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে।
প্রকৃতপক্ষে, "আট মিনিটে" চার্জ করার মতো প্রতিশ্রুতির ক্ষেত্রে কিছু সতর্কতা রয়েছে, যা একাধিক কারণের উপর নির্ভর করে (রসায়ন, ইলেকট্রোড আর্কিটেকচার, তাপ ব্যবস্থাপনা, উপলব্ধ শক্তি ইত্যাদি)। বলা হচ্ছে, কঠিন কার্বনের নিরাকার গঠন হ্যাঁ, এটি দ্রুত সোডিয়াম লোডিং উদ্দেশ্যের সাথে খাপ খায় এবং সঠিকভাবে অপ্টিমাইজ করা হলে, প্রচলিত গ্রাফাইটের তুলনায় সময় উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে।
ধাঁধার আরেকটি অংশ হল স্থায়িত্ব। সোডিয়াম-লিগনিন ডেমো কোষে ১০০-২০০ চক্র একটি সূচনা বিন্দু, কিন্তু জিঙ্ক-লিগনিন সিস্টেম ইতিমধ্যেই খুব বেশি চক্র সংখ্যা প্রদর্শন করে। মূল বিষয় হবে প্রতিটি রাসায়নিককে তার প্রয়োগের সাথে সামঞ্জস্য করা।: রেডক্স প্রবাহে লক্ষ লক্ষ সম্ভাব্য চক্র সহ স্থির, জলীয় দস্তা সহ আবাসিক এবং সোডিয়াম এবং শক্ত কার্বন সহ হালকা গতিশীলতা।
সম্ভাব্য প্রয়োগ: মাইক্রোকার থেকে মেগাওয়াট-ঘন্টা পর্যন্ত
গতিশীলতার ক্ষেত্রে, হালকা যানবাহনের জন্য লিগনিন অ্যানোড সহ সোডিয়াম ব্যাটারির আবির্ভাব ঘটছে: ৪৫ কিমি/ঘন্টা গতিতে সীমাবদ্ধ মাইক্রোকার, অভ্যন্তরীণ লজিস্টিক বহর বা যন্ত্রপাতি যা শক্তির ঘনত্বের চেয়ে নিরাপত্তা এবং খরচকে অগ্রাধিকার দেয়। স্থির স্টোরেজের জন্যলিগনিন বা জলীয় জিঙ্ক-লিগনিন সিস্টেম সহ জৈব BFRগুলি তাদের নিরাপত্তা, স্কেলেবিলিটি এবং কম রক্ষণাবেক্ষণের কারণে একটি বিজয়ী পছন্দ হতে পারে।
একটি আকর্ষণীয় সম্পর্কিত ক্ষেত্র হল কাঠামোগত এবং যৌগিক উপকরণে লিগনিনের ব্যবহার, যেমন বায়ু টারবাইনের জন্য স্তরিত কাঠের চাদর, যা বড় ব্লেডে জীবাশ্ম পলিমারের ব্যবহার কমাতে লক্ষ্য করে। এটি তড়িৎ রাসায়নিক সঞ্চয়স্থান নয়, বরং এটি পদার্থের একটি রূপান্তর। যা একটি দর্শন ভাগ করে নেয়: আরও নবায়নযোগ্য, আরও পুনর্ব্যবহারযোগ্য এবং আরও স্থানীয়।
শিল্প পর্যায়ে, ইতিমধ্যেই জৈব-ভিত্তিক কার্বন উপকরণ এবং উল্লেখযোগ্য পরিমাণে কার্যকরী লিগনিন প্ল্যান্টের জন্য নিবেদিত পাইলট লাইন রয়েছে। ইউরোপের এখানে একটি বাস্তব সুযোগ রয়েছে। বনায়ন এবং কাগজ শিল্পের শক্তির উপর নির্ভর করে পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারিতে নিজস্ব মূল্য শৃঙ্খল একীভূত করতে।
লিগনিন অ্যানোড কীভাবে তৈরি করবেন (ধাপে ধাপে, বিস্তৃত স্ট্রোকে)
- কাগজের মণ্ড উৎপাদনে লিগনিন পৃথকীকরণ। এটি একটি প্রচুর গৌণ প্রবাহ যা পাল্পিং প্রক্রিয়ার সময় পুনরুদ্ধার করা হয়।
- নিষ্ক্রিয় পরিবেশে তাপ চিকিত্সা। লিগনিন কার্বনে রূপান্তরিত হয় বিশৃঙ্খল কাঠামো (কঠিন কার্বন) সহ, তাপমাত্রা এবং সময় সামঞ্জস্য করে।
- কালির গঠন এবং আবরণ। শক্ত কার্বন পাউডার প্রক্রিয়াজাত করা হয় বাইন্ডার এবং অ্যাডিটিভ সহ ইলেক্ট্রোড শিটে।
- ক্যাথোড, বিভাজক এবং ইলেক্ট্রোলাইট সহ কোষ সমাবেশ। চূড়ান্ত ব্যাটারি তৈরি হচ্ছে। (হয় লি-আয়ন অথবা নাই-আয়ন), পরীক্ষার জন্য প্রস্তুত।
নিরাপত্তা এবং পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা: জৈব-ভিত্তিক রুটের শক্তি
বিএফআর এবং জিঙ্ক-লিগনিনের জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট, জৈব দ্রাবকের প্রতি কম জ্বলনযোগ্যতা এবং কম গুরুত্বপূর্ণ ধাতু আকর্ষণীয় বিক্রয় পয়েন্ট। যদি, উপরন্তু, বাইন্ডার এবং প্রক্রিয়াগুলি জলে দ্রবণীয় হয়সক্রিয় উপকরণগুলির জীবনকালের শেষে পুনরুদ্ধার সহজ করা হয়, খরচ এবং ঝুঁকি হ্রাস করে।
জৈব BFR-গুলিতে, জটিল শীতলকরণ ব্যবস্থা ছাড়াই 60-80°C তাপমাত্রায় কাজ করলে CAPEX এবং OPEX কেটে যায়। অপ্টিমাইজ করা সহায়ক উপাদান (ফ্রেম, ট্যাঙ্ক, আবরণ এবং সেন্সর) ক্রমাগত এবং নিরাপদ কাজের জন্য নকশাটি সম্পূর্ণ করে, যা স্থির সঞ্চয়স্থানের ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
BALIHT-এর মতো প্রকল্পগুলিতে ইতিমধ্যেই অন্তর্ভুক্ত সামাজিক ও পরিবেশগত জীবনচক্র মূল্যায়ন, কাজের নিরাপত্তা, মজুরি এবং কার্যকর পুনর্ব্যবহারযোগ্যতার উপর প্রকৃত প্রভাব পরিমাপ করার অনুমতি দেয়। এটি কেবল নিয়ন্ত্রক সম্মতি নয়এটি তহবিল আকর্ষণ এবং বাজারে প্রবেশ ত্বরান্বিত করার জন্য একটি প্রতিযোগিতামূলক সুবিধাও প্রদান করে।
উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জ এবং কাজের ধরণ
দুটি প্রধান চ্যালেঞ্জ এখনও বাকি আছে। প্রথমত, তড়িৎ রাসায়নিক কর্মক্ষমতা পরিশোধন: শক্তির ঘনত্ব, অবক্ষয় ছাড়াই দ্রুত চার্জিং এবং লিগনিনের সাহায্যে সোডিয়ামে ১,০০০ চক্রের বেশি আয়ুষ্কাল। শক্ত কার্বনের ছিদ্র এবং ত্রুটি প্রকৌশল, ইলেক্ট্রোলাইটের পছন্দের সাথে, একটি নির্ধারক ফ্যাক্টর হবে।
দ্বিতীয়ত, নিয়ন্ত্রিত খরচ সহ বৃহৎ আকারের শিল্পায়ন প্রয়োজন। একটি স্থিতিশীল এবং প্রত্যয়িত লিগনিন সরবরাহ নিশ্চিত করতে হবে, এবং কার্বনাইজেশন এবং আবরণ প্রক্রিয়াগুলিকে মানসম্মত করতে হবে। শিক্ষা, শিল্প এবং সরকারের মধ্যে সহযোগিতা এটি ইতিমধ্যেই চলছে, কিন্তু মৃত্যুর সুপরিচিত প্রযুক্তিগত উপত্যকা অতিক্রম করার জন্য এর ধারাবাহিকতা প্রয়োজন।
এমনকি কিছু নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে যুক্তিসঙ্গত সন্দেহ থাকা সত্ত্বেও যেখানে গ্রাফাইটকে পরাজিত করা কঠিন, প্রয়োগের পরিসর বিস্তৃত এবং বাস্তবসম্মতভাবে অর্জনযোগ্য। লিগনিন প্রস্তাবের শক্তি হল এর বহুমুখীতাসোডিয়াম অ্যানোড থেকে শুরু করে ইলেক্ট্রোলাইট এবং ফ্লো ব্যাটারি, প্রতিটি জিনিসই তার নিজস্ব জায়গা খুঁজে নেয়।
এই খাতটি গ্রাফিন বা অন্যান্য উন্নত কার্বনের জন্য লিগনিন ডেরিভেটিভগুলিও অন্বেষণ করছে, বিশেষ বৈশিষ্ট্যযুক্ত উপকরণের একটি পোর্টফোলিও তৈরি করছে। এই বৈচিত্র্য ঝুঁকি কমায় এবং বাজারে সমান্তরালভাবে বেশ কয়েকটি সমাধান পৌঁছানোর সম্ভাবনা বৃদ্ধি করে।
ব্যাটারিতে লিগনিনকে কেন্দ্র করে যে বাস্তুতন্ত্র তৈরি হচ্ছে তা অত্যাধুনিক গবেষণা, শিল্প পাইলট প্রকল্প, কৌশলগত জোট এবং একটি টেকসই যুক্তিকে একত্রিত করে যা উপেক্ষা করা খুবই কঠিন। যদি স্কেলেবিলিটি এবং খরচ অনুকূল হয়কাঠ শক্তির পরিবর্তনে একটি আশ্চর্যজনক খেলোয়াড় হয়ে উঠতে পারে, আমাদের প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক ভবিষ্যতের একটি অংশ হিসেবে বন থেকে অবদান রাখতে পারে।