एक ऐसी सफलता में, जो ऊर्जा के भंडारण और उपयोग के तरीके को पुनर्परिभाषित कर सकती है, बेंगलुरु के वैज्ञानिकों ने अलीगढ़ मुस्लिम विश्वविद्यालय के सहयोग से अगली पीढ़ी की ऊर्जा भंडारण सामग्री तैयार की है, जो सुपरकैपेसिटर के प्रदर्शन को नाटकीय रूप से बढ़ा देती है।

आधुनिक ऊर्जा भंडारण के केंद्र में सुपरकैपेसिटर है - एक ऐसा उपकरण जो बड़ी मात्रा में ऊर्जा को तेज़ी से संग्रहीत और रिलीज़ कर सकता है, जिससे वे मोबाइल डिवाइस और इलेक्ट्रिक वाहनों से लेकर अक्षय ऊर्जा प्रणालियों तक हर चीज़ को चलाने के लिए महत्वपूर्ण बन जाते हैं। बैटरी की तुलना में तेज़ होने के बावजूद, सुपरकैपेसिटर अक्सर इस मामले में पीछे रह जाते हैं कि वे कितनी ऊर्जा रख सकते हैं? वैज्ञानिक ऐसी सामग्रियों की खोज कर रहे हैं जो गति या दीर्घायु का त्याग किए बिना भंडारण को बढ़ा सकें।

भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के तहत एक स्वायत्त संस्थान, नैनो और मृदु पदार्थ विज्ञान केंद्र (सीईएनएस), बेंगलुरु में डॉ. कविता पांडे के नेतृत्व में भारतीय शोधकर्ताओं की एक टीम ने सिल्वर नियोबेट (एजीएनबीओ₃) पर ध्यान केंद्रित किया, जो उत्कृष्ट विद्युत विशेषताओं वाला एक सीसा रहित और पर्यावरण के अनुकूल पदार्थ है।

उन्होंने लैंथेनम नामक दुर्लभ-पृथ्वी तत्व को सिल्वर नियोबेट नैनोकणों में इंजेक्ट किया, जो अपने लाभकारी इलेक्ट्रॉनिक गुणों के लिए जाना जाता है। इससे सिल्वर नियोबेट नैनोकणों के कण सिकुड़ गए, जिससे ऊर्जा भंडारण के लिए अधिक सतह क्षेत्र उपलब्ध हो गया।

लैंथनम ने सामग्री की बिजली का संचालन करने की क्षमता में सुधार किया, जिससे ऊर्जा चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों में तेजी आई। लैंथनम डोपिंग रणनीति के परिणामस्वरूप, ऊर्जा प्रतिधारण में भारी वृद्धि हुई - व्यापक उपयोग के बाद सामग्री ने अपनी प्रारंभिक क्षमता का 118% बरकरार रखा और दक्षता पूर्णता पर पहुंच गई - उपयोग में लगभग कोई ऊर्जा नहीं खोई, जिससे 100% कूलम्बिक दक्षता मिली।

 

चित्र: लैंटानम-डोप्ड सिल्वर नियोबेट का क्रिस्टल विन्यास और सुपरकैपेसिटर डिवाइस द्वारा एलसीडी डिस्प्ले को सफलतापूर्वक संचालित करने का प्रदर्शन करने वाला चित्र

 

इस सामग्री से निर्मित एक असममित सुपरकैपेसिटर प्रोटोटाइप का सफलतापूर्वक एलसीडी डिस्प्ले को संचालित किया गया, जिससे वास्तविक दुनिया में इसके अनुप्रयोगों का संकेत मिला।

जर्नल ऑफ अलॉयज एंड कंपाउंड्स में प्रकाशित यह शोध, उच्च प्रदर्शन वाले सुपरकैपेसिटर के लिए सिल्वर नियोबेट नैनोकणों के गुणों को अनुकूलित करने की रणनीति के रूप में लैंथेनम डोपिंग की रोमांचक क्षमता पर प्रकाश डालता है। निष्कर्ष इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण में AgNbO₃ नैनोकणों की संभावनाओं को बढ़ाते हैं और सामग्री नवाचार में दुर्लभ-पृथ्वी डोपिंग की महत्वपूर्ण भूमिका को प्रदर्शित करते हैं। स्वच्छ और कुशल ऊर्जा भंडारण समाधानों के लिए वैश्विक प्रयास के कारण, इस तरह की प्रगति महत्वपूर्ण मील के पत्थर हैं।

बिजली उत्पादन और स्थिरता से समझौता किए बिना ऊर्जा घनत्व को बढ़ाकर, ला-डोप्ड सिल्वर नियोबेट पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर बड़े पैमाने पर अक्षय ऊर्जा प्रणालियों दोनों के लिए उपयुक्त कॉम्पैक्ट, उच्च दक्षता वाले भंडारण उपकरणों के लिए मार्ग प्रशस्त करने में मदद कर सकता है। आगे देखते हुए, भविष्य के शोध अन्य पेरोव्स्काइट्स में डोपिंग रणनीतियों का पता लगाएंगे और वाणिज्यिक व्यवहार्यता सुनिश्चित करने के लिए लैंथेनम-डोप्ड सिल्वर नियोबेट घटकों के उत्पादन को बढ़ाने की दिशा में काम करेंगे।

 

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एमजी/आरपीएम/केसी/वीएस/डीए

(Release ID: 2141647)