સંશોધકોએ એક ખર્ચ-અસરકારક, કાર્યક્ષમ થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજ મટીરીયલ વિકસાવ્યું છે જે કોન્સન્ટ્રેટેડ સોલર પાવર પ્લાન્ટ્સ અને ઔદ્યોગિક વેસ્ટ હીટ રિકવરી સિસ્ટમ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતી થર્મલ બેટરીઓની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે.

કોન્સન્ટ્રેટેડ સોલર પાવર (CSP)ના કાર્યક્ષમ ઉપયોગ અને ઔદ્યોગિક વેસ્ટ હીટને કેપ્ચર કરવા માટે અસરકારક થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજ (TES) સિસ્ટમ્સ આવશ્યક છે. વૈજ્ઞાનિકો TES સિસ્ટમના બહેતર પ્રદર્શન માટે ઉન્નત સ્પેસિફિક હીટ કેપેસિટી, થર્મલ કંડક્ટિવિટી અને ઓપરેટિંગ ટેમ્પરેચર રેન્જ ધરાવતા મટીરીયલ્સ વિકસાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે.

ઇન્ટરનેશનલ એડવાન્સ્ડ રિસર્ચ સેન્ટર ફોર પાઉડર મેટલર્જી એન્ડ ન્યુ મટીરીયલ્સ (ARCI), જે ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (DST)ની એક સ્વાયત્ત સંસ્થા છે, તેના સંશોધકોએ થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજ એપ્લિકેશન્સ માટે સ્પેસિફિક હીટ કેપેસિટીમાં અભૂતપૂર્વ વધારા સાથે સ્પિનલ નેનો કમ્પોઝિટ ફેઝ ચેન્જ મટીરીયલ (PCM)નું ઉત્પાદન કરવા માટે એક ખર્ચ-અસરકારક, સ્કેલેબલ પ્રક્રિયા વિકસાવી છે.

ડૉ. મણિ કાર્તિકના નેતૃત્વ હેઠળની ARCI ટીમ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલી આ પ્રક્રિયામાં નિયંત્રિત કણોના કદ સાથે સ્પિનલ-ટાઇપ મેટલ ઓક્સાઇડ નેનોપાર્ટિકલ્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે એક સરળ કો-પ્રિસિપિટેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ નેનોમટીરીયલ્સે ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ સ્ટેબિલિટી અને સમાન વિખેરણ દર્શાવ્યું છે, જે તેમને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ધરાવતા નેનોકમ્પોઝિટ PCMના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય બનાવે છે.

PCMમાં માત્ર 1% સ્પિનલ ઓક્સાઇડ નેનોપાર્ટિકલ્સ ઉમેરવાથી, નેનોકમ્પોઝિટ ફેઝ ચેન્જ મટીરીયલે નેનોકમ્પોઝિટ્સ વિનાના PCMની તુલનામાં સ્પેસિફિક હીટ કેપેસિટીમાં 45% જેટલો નોંધપાત્ર વધારો દર્શાવ્યો હતો.

તસવીર (Fig): (a) સ્પિનલ નેનોપાર્ટિકલ્સની HR-TEM ઇમેજ, (b) સ્પિનલ નેનોપાર્ટિકલ્સની સિલેક્ટેડ એરિયા ઇલેક્ટ્રોન ડિફ્રેક્શન (SAED) પેટર્ન, (c) ડિફરન્સિયલ સ્કેનિંગ કેલરીમેટ્રી (DSC) પ્રોફાઇલ, (d) સ્પિનલ-PCM નેનોકમ્પોઝિટનું Cp એન્હાન્સમેન્ટ (વધારો)

જ્યારે આ નેનોપાર્ટિકલ્સ PCMમાં સારી રીતે વિખેરાઈ જાય છે, ત્યારે તેઓ સ્પેસિફિક સરફેસ એરિયા વધારીને તેના થર્મલ ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. આનાથી ઇન્ટરફેસ પર એક સ્થિર સ્પિનલ ઓક્સાઇડ સ્તરની રચના થાય છે, જે સરફેસ એનર્જી વધારે છે અને બેઝ PCMની તુલનામાં નેનોકમ્પોઝિટની ઉચ્ચ સ્પેસિફિક હીટ કેપેસિટીમાં ફાળો આપે છે.

પરિણામે, આ મટીરીયલ પ્રતિ યુનિટ માસ વધુ થર્મલ એનર્જી સંગ્રહિત કરી શકે છે, જે એનર્જી સ્ટોરેજ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે. આ સુધારણાના પરિણામે બાંધકામ સામગ્રીના ઓછા ઉપયોગ સાથે નાના સ્ટોરેજ ટેન્ક બને છે, જે કેપિટલ અને ઓપરેશનલ ખર્ચ બંનેમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.

સમગ્ર રીતે જોતાં, આ વિકાસ એક કોમ્પેક્ટ અને ખર્ચ-અસરકારક થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજ સોલ્યુશન પ્રદાન કરે છે, જે શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન ધરાવતા નેક્સ્ટ-જનરેશન મટીરીયલ્સ માટે માર્ગ મોકળો કરે છે.

'મટીરીયલ્સ ટુડે કેમિસ્ટ્રી (એલ્સેવિયર)'માં પ્રકાશિત થયેલું આ સંશોધન નેક્સ્ટ-જનરેશન એનર્જી સ્ટોરેજ મટીરીયલ્સમાં સ્વદેશી કુશળતાને આગળ વધારીને ભારતના ક્લીન એનર્જી ઓબ્જેક્ટિવ્સ અને આત્મનિર્ભર ભારત અભિયાન સાથે સુસંગત છે. વધુમાં, આ મટીરીયલ્સની શ્રેષ્ઠ થર્મલ કેપેસિટી વધુ કોમ્પેક્ટ, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અને ખર્ચ-કાર્યક્ષમ થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સના વિકાસને સક્ષમ બનાવે છે.

 

IJ/NK/GP/JT

સોશિયલ મીડિયા પર અમને ફોલો કરો :  @PIBAhmedabad    /pibahmedabad1964    /pibahmedabad  pibahmedabad1964[at]gmail[dot]com

(રીલીઝ આઈડી: 2264001) મુલાકાતી સંખ્યા : 26