ബാറ്ററികൾ മാറുകയാണ്. കെട്ടിലും മട്ടിലും ശേഷിയിലും. ഈ മേഖലയിലെ ചലനങ്ങളും നേട്ടങ്ങളും മനുഷ്യന്റെ ജീവിതത്തെ നേരിട്ടു ബാധിക്കത്തക്കവണ്ണം സ്വാധീനമുള്ളതാണ്. കാർബൺ അധിഷ്ഠിത ഇന്ധനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന വാഹനവിപണി പോലും ഇലക്ട്രിക് ഊർജം തേടി കുതിക്കുന്ന കാഴ്ചയാണു നമ്മൾ കണ്ടുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. നിലവിലെ ഊർജപ്രതിസന്ധിക്കും പരിസ്ഥിതി മലിനീകരണത്തിനും ഒരു പരിഹാരമായി ഇ-മൊബിലിറ്റി മാറിയിരിക്കുന്നു.
വൈദ്യുതി എത്ര ശേഖരിക്കാമോ അത്ര നന്ന് എന്ന രീതിയിലാണു കാര്യങ്ങൾ. വാഹനങ്ങൾ മുതൽ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ വരെ വിവിധ മേഖലയിലെ കാര്യങ്ങൾക്ക് ഉന്നത നിലവാരമുള്ള വൈദ്യുതി ആവശ്യമായി വരും. വളരെ പ്രധാനമാണു ശേഖരണശേഷിയുടെ വർധന. സാങ്കേതികമായി മെച്ചപ്പെട്ട ബാറ്ററികൾ നിർമിക്കുകയെന്നതാണു പരിഹാരം.
ബാറ്ററികൾ പല വിധം
ബാറ്ററികളെ ചാർജ് ചെയ്യാനാകാത്തതും (പ്രൈമറി) ചെയ്യാവുന്നതുമെന്നു (സെക്കൻഡറി) രണ്ടായി തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. സെക്കൻഡറി ശ്രേണിയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നതാണു ലെഡ് ആസിഡ്, നിക്കൽ കാഡ്മിയം, നിക്കൽ മെറ്റൽ ഹൈഡ്രൈഡ്, ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി, റിഡോക്സ് ഫ്ളോ ബാറ്ററി തുടങ്ങിയവ. രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകളും ഇവയ്ക്കിടയിൽ ചാർജ് പ്രസരിപ്പിക്കുന്നതിനു സഹായിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോ ലൈറ്റുമടങ്ങിയതാണു ബാറ്ററികൾ. ഒരു സർക്യൂട്ട് വഴി ബാറ്ററിയിലെ വൈദ്യുതി പുറത്തേക്കെടുത്ത് ഉപയോഗിക്കാം. സെക്കൻഡറി ബാറ്ററികളുടെ കാര്യത്തിൽ വിപരീത ദിശയിൽ വോൾട്ടേജ് നൽകുന്നതു റീചാർജ് ചെയ്യാൻ സഹായകമാകും.
ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി വളരെ പ്രശസ്തമാണ്. 1991ൽ സോണി വികസിപ്പിച്ച ഈ ബാറ്ററിയിൽ ലിഥിയം കൊബാൾട്ട് ഓക്‌സൈഡ് കാഥോഡായും ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡായും ഉപയോഗിക്കുന്നു. വളരെ ഉയർന്ന ഊർജ സാന്ദ്രതയും ഉയർന്ന വോൾട്ടേജും ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാനുള്ള സൗകര്യവും ഇവയെ മികവുറ്റതാക്കുന്നു.
ഇന്ത്യയിൽ ഇന്നും ലെഡ് ആസിഡ് ബാറ്ററികൾ തന്നെ രാജാവ്. എന്നാൽ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളെക്കുറിച്ചുള്ള കൂടുതൽ ഗവേഷണത്തിൽ രാജ്യം ശ്രദ്ധ ചെലുത്തുന്നുണ്ട്. ആഗോളതലത്തിൽ ലിഥിയത്തിന്റെ ലഭ്യതക്കുറവു കാരണം സോഡിയം സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള സോഡിയം അയോൺ, സോഡിയം സൾഫർ, സോഡിയം എയർ ബാറ്ററികളും വികാസത്തിലാണ്.
വിവിധ കാര്യങ്ങൾക്കാണു ബാറ്ററി വികസിപ്പിക്കുന്നത്. സ്മാർട്ഗ്രിഡുകൾ, കാറുകൾ, മൈക്രോചിപ്പുകൾ എന്നിവയൊക്കെ ഇതിൽ പ്രധാനം. ഭാവിയിൽ കാറ്റും സൂര്യപ്രകാശവുമൊക്കെയാകും ഊർജ ആവശ്യത്തിന്റെ നല്ലൊരു പങ്കു നിറവേറ്റുന്നത്. ഇവയിൽ നിന്നുള്ള ഊർജം ശേഖരിക്കാൻ മെച്ചപ്പെട്ട ബാറ്ററികൾ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.
മറ്റു സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ ഉണ്ടായ കുതിച്ചുചാട്ടവുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ വികാസം താരതമ്യേന കുറവായിരുന്നു. എന്നാൽ അടുത്തകാലത്തായി വളരെ വേഗം വികസിക്കുകയാണ് ഈ മേഖല.
ഇ-മൊബിലിറ്റി
വാഹനഗതാഗതത്തിൽ ഏറ്റവും ശക്തമായി ഉയർന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ട്രെൻഡാണ് ഇ-മൊബിലിറ്റി. വിപണിയിൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ സ്വാധീനം നാൾക്കുനാൾ കൂടുകയാണ്. സാധാരണഗതിയിൽ ഒരു വാഹനത്തിലെ ഇലക്ട്രിക് ഊർജാവശ്യം സ്റ്റാർട്ടിങ്, ലൈറ്റിങ്, ഇഗ്‌നിഷൻ എന്നിവയിൽ ഒതുങ്ങിനിൽക്കും. ഇതിനു വേണ്ടിയുള്ള പരമ്പരാഗത ബാറ്ററി സംവിധാനങ്ങൾ ഇ-മൊബിലിറ്റിയുടെ വികാസത്തിൽ സഹായകമാകില്ല. ‘ഹൈ-പെർഫോമൻസ്' വാഹനബാറ്ററികൾ നിർമിക്കാനുള്ള അരങ്ങ് ഒരുങ്ങിയിരിക്കുകയാണ്. ഒട്ടേറെ വാഹനനിർമാണക്കമ്പനികൾ ബാറ്ററി ഗവേഷണത്തിനായി വൻതുക മുടക്കിയിട്ടുണ്ട്.
ടെസ്‌ല, എൽജി തുടങ്ങിയ കമ്പനികൾ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററിയുടെ പ്രയോക്താക്കളാണ്. എന്നാൽ വേണ്ടിവരുന്ന വലിയ ചെലവാണ് ഇതിലെ പ്രധാന പ്രശ്നം. ഇന്ത്യ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ വലിയ തോതിൽ ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്നില്ല. ചൈനയിൽ നിന്നുള്ള ഇറക്കുമതിയാണു പ്രധാന ആശ്രയം. എന്നാൽ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളിലേക്കു പലരും ശ്രദ്ധ പതിപ്പിച്ചു തുടങ്ങിയതും ഇതു നിർമിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ഊർജിതപ്പെടുത്തിയതും നല്ല ലക്ഷണങ്ങളാണ്.
2019 ആകുമ്പോഴേക്ക് 4200 കോടി ഡോളർ കടക്കുന്ന വ്യവസായമായി ആഗോള ബാറ്ററി വിപണി മാറും. ഇന്ത്യയിലെ നിലവിലുള്ള ബാറ്ററി വിപണി 400 കോടി ഡോളർ മൂല്യമുള്ളതാണ്. 2020ൽ ഇതിൽ 15-20 % വളർച്ച പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. 2030ൽ പൂർണമായും ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളിലേക്കു മാറാൻ രാജ്യം ലക്ഷ്യമിടുന്നത് ഇതിനു സഹായകമാകും. ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്കു വാഹനമേഖലയെ മാറ്റിമറിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്.
സ്മാർട് ഗ്രിഡ്
സമീപ ഭാവിയിൽ വൈദ്യുതി നെറ്റ്‌വർക്കുകളിൽ വലിയ മാറ്റത്തിനിടയാക്കാവുന്ന ആശയമാണ് സ്മാർട്ഗ്രിഡുകൾ. സാധാരണ ഇലക്ട്രിക് ഗ്രിഡുകൾ പവർപ്ലാന്റുകളിൽനിന്നു വൈദ്യുതി ഉപയോക്താക്കളിലെത്തിക്കുമ്പോൾ, സ്മാർട്ഗ്രിഡ് ഇതിനോടൊപ്പം ഫീഡ്ബാക്ക് മുതലായവ നൽകി നെറ്റ്‌വർക്കിനെ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമതയുള്ളതാക്കും.
വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ട ബാറ്ററികൾ സ്മാർട്ഗ്രിഡുകളുടെ കാര്യത്തിലും സഹായകമാകും. സൗരോർജം, കാറ്റിന്റെ ഊർജം എന്നിവ കൂടുതൽ കിട്ടുന്ന പക്ഷം ഇവ അതു ചാർജാക്കിമാറ്റും. എപ്പോഴെങ്കിലും ഊർജോൽപാദനത്തിൽ കുറവു വന്നാൽ ഈ ബാറ്ററികൾ ഗ്രിഡുകളിലേക്ക് ഊർജം തിരികെ നൽകും. സോഡിയം, റിഡോക്സ് ഫ്ളോ തുടങ്ങിയ ബാറ്ററികളാണ് ഇക്കാര്യത്തിൽ മികച്ചത്.
മൈക്രോ പവർ ഹൗസ്
ബാറ്ററികളുടെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ഊർജിതമായി നടക്കുന്നുണ്ട്. ഒരു ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററിയെ മനുഷ്യന്റെ മുടിനാരിഴയുടെ ആയിരത്തിലൊന്നു കട്ടിയിൽ ഉണ്ടാക്കാൻ സാധിച്ചാൽ? ഇത്തരത്തിലുള്ള ഗവേഷണങ്ങളും പുരോഗമിക്കുകയാണ്. മൈക്രോസ്‌കോപിക് തലത്തിലുള്ള സർക്യൂട്ടുകളടങ്ങിയ മെംസ് സംവിധാനങ്ങൾ, ബയോമെഡിക്കൽ, ഡ്രഗ് ഡെലിവറി സംവിധാനങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്കൊക്കെ ഈ വലുപ്പം കുറയ്ക്കലിൽനിന്നു പ്രയോജനം ലഭിക്കും. ഉദാഹരണത്തിനു മനുഷ്യർ ഉപയോഗിക്കുന്ന പേസ്മേക്കറിന്റെ പകുതിഭാരം അതിന്റെ ബാറ്ററിയുടേതാണ്. ഇത്തരം സംവിധാനങ്ങളുടെ ബാറ്ററി ഭാരവും വലുപ്പവും കുറയ്ക്കുന്നത് ഒട്ടേറെ വെല്ലുവിളികളുയർത്തുന്ന കാര്യമാണ്. എന്നാൽ നാനോമെറ്റീരിയൽസ്, നാനോടെക്നോളജി എന്നിവയിലുള്ള ഗവേഷണം ഇതിനു പുതിയ പ്രതീക്ഷ നൽകുന്നു.
സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്ററുകൾ
ലോകം ഐഒടിയിലേക്ക് (ഇന്റർനെറ്റ് ഓഫ് തിങ്‌സ്) അതിവേഗം ഓടിയടുക്കുന്നു. ഒട്ടേറെ സ്മാർട് ഉപകരണങ്ങൾ ഇന്നുണ്ട്. വലിയ തോതിൽ ഊർജം ഉപയോഗിക്കുന്നവ. പെട്ടെന്ന് ഇവയ്ക്ക് ഊർജാവശ്യം വരുമ്പോൾ അതു നൽകാനായി ബാറ്ററികൾ വയ്ക്കുക ഇവയിൽ പ്രായോഗികമല്ല. ഇതിനൊരു പരിഹാരമാണു സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്ററുകൾ. പരമ്പരാഗതമായ കപ്പാസിറ്ററുകൾ നാം സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകളിൽ കണ്ടിട്ടുണ്ട്. ഇലക്ട്രിക് ചാർജ് സൂക്ഷിക്കുന്ന സംവിധാനങ്ങളാണിവ. ഇവയിലെ ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ പ്രതല വിസ്തീർണം കൂടുതലായതിനാൽ ശേഷി വളരെ കൂടുതലാണ്.ഗ്രാഫീൻ, കാർബൺ നാനോട്യൂബ് തുടങ്ങിയ നാനോ പദാർഥങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇവയുടെ ശേഷി വീണ്ടും വർധിപ്പിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങളും തകൃതിയാണ്.
ചെറിയ ഇടവേളയിൽ ഒരുപാട് ഊർജം പ്രദാനം ചെയ്യാനുള്ള സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററിന്റെ കഴിവ് വളരെ വലുതാണ്. എയർബസ് 380 വിമാനത്തിൽ സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഒരു കൂട്ടമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
വാഹനങ്ങളുടെ ഇഗ്‌നീഷ്യൻ പ്രവർത്തനങ്ങളിലും സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്.
ബാറ്ററികൾ വലിയ തോതിൽ ഊർജം ശേഖരിക്കും, എന്നാൽ നിശ്ചിത ഇടവേളയിൽ ചെറിയതോതിൽ ഊർജം പുറത്തുവിടും. എന്നാൽ സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകൾക്കു ചെറിയതോതിൽ ഊർജം ശേഖരിക്കാനേ കഴിവുള്ളൂ, എന്നാൽ നിശ്ചിത ഇടവേളയിൽ താരതമ്യേന വലിയ അളവിലുള്ള ഊർജം പുറത്തുവിടാൻ ഇവയ്ക്കു സാധിക്കും.
ഈ രണ്ടു വ്യത്യസ്ത ഗുണങ്ങൾ സമ്മേളിക്കുന്നവയാണ് ഹൈബ്രിഡ് അയോൺ കപ്പാസിറ്ററുകൾ. സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്ററുകളുടെയും ബാറ്ററികളുടെയും സവിശേഷതകൾ സന്നിവേശിപ്പിച്ചാണ് ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്.
ദീർഘനേരം ഊർജം വേണ്ട ലാപ്ടോപ്, മൊബൈൽ ഫോൺ തുടങ്ങിയവയ്ക്കും ചെറിയ സമയത്തേക്ക് ഒരുപാട് ഊർജംവേണ്ടിവരുന്ന ക്യാമറ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ ചാർജിങ് എന്നിവയ്ക്കെല്ലാം ഇത് ഉപയോഗി്ക്കാം.
നാനോടെക്നോളജി വിപ്ലവം
നിലവിലെ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ പകച്ചുനിൽക്കുന്നിടത്താണു പരിഹാരവുമായി നാനോടെക്നോളജി എത്തുന്നത്. ഊർജശേഖരണത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ നാനോപദാർഥങ്ങൾ വളരെ ഉപകാരപ്രദമാകുമെന്നാണു കരുതുന്നത്. ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾക്കു പുതിയ രൂപഘടനയും ശേഷിയും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വഴി ലഭിച്ചു. തീർത്തും ഫ്ലെക്‌സിബിൾ ആയ പേപ്പർ ബാറ്ററികൾ, സ്‌ട്രെച്ചബിൾ ബാറ്ററികൾ എന്നിവ ഇലക്ട്രോണിക്‌സ്, ഓട്ടമൊബീൽ, എയർക്രാഫ്റ്റ്‌ രംഗങ്ങളിലൊക്കെ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്.
ഹൈ ടെംപറേച്ചർ ബാറ്ററികൾ, ബഹിരാകാശ ബാറ്ററികൾ തുടങ്ങിയ നൂതന ബാറ്ററികളിലൊക്കെ നാനോടെക്നോളജി ഉപയോഗപ്രദമാകും. ബാറ്ററികൾ വിപ്ലവാത്മകമായ രീതിയിൽ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. സാങ്കേതികമായി ഏറെ മുന്നിൽ നിൽക്കുന്ന സൂപ്പർ ബാറ്ററികളുടെ വികാസത്തോടെ, സെക്കൻഡുകളിൽ ചാർജ് ചെയ്യുന്ന സെൽഫോണുകളും ലാപ്ടോപുകളുമൊക്കെ പ്രാവർത്തികമാകും.
