21वीं सदी के आगे बढ़ने के साथ, मानवता अभूतपूर्व ऊर्जा चुनौतियों का सामना कर रही है। जीवाश्म ईंधन के अत्यधिक उपभोग से गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण हुआ है और जलवायु परिवर्तन के जोखिम बढ़ गए हैं। वैश्विक सहमति अब स्वच्छ, कुशल और टिकाऊ ऊर्जा समाधान खोजने को प्राथमिकता देती है। ऊर्जा भंडारण तकनीक ऊर्जा उत्पादन और उपभोग के बीच महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में कार्य करती है, जो नई ऊर्जा प्रणालियों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
ऑल-आयरन बैटरी (AIBs), जिसमें एनोड और कैथोड दोनों सामग्रियों के लिए आयरन-आधारित यौगिक शामिल हैं, कई अंतर्निहित लाभ प्रदान करते हैं जो उन्हें ऊर्जा भंडारण में आशाजनक विकल्प के रूप में स्थापित करते हैं।
आयरन पृथ्वी के सबसे प्रचुर धातुओं में से एक है, जो इसे लिथियम, कोबाल्ट और निकल जैसी दुर्लभ धातुओं की तुलना में काफी अधिक किफायती बनाता है। आयरन-आधारित यौगिकों का उपयोग करके, AIBs सामग्री की लागत को काफी कम करते हैं, जिससे स्वच्छ ऊर्जा भंडारण तक पहुंच का लोकतंत्रीकरण हो सकता है।
रासायनिक रूप से स्थिर आयरन-आधारित यौगिकों के साथ, AIBs थर्मल रनअवे और अन्य सुरक्षा खतरों के लिए उल्लेखनीय प्रतिरोध का प्रदर्शन करते हैं। यह स्थिरता उन्हें चरम परिस्थितियों में भी विश्वसनीय प्रदर्शन करने में सक्षम बनाती है, जो उन्हें आवासीय और ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है।
आयरन की गैर-विषाक्त प्रकृति और पुनर्चक्रण क्षमता वैश्विक स्थिरता लक्ष्यों के अनुरूप है। पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में, AIBs अपने जीवनचक्र में कम पर्यावरणीय प्रभाव प्रदान करते हैं—उत्पादन से लेकर निपटान तक।
आयरन संसाधनों का व्यापक वैश्विक वितरण दुर्लभ धातु-आधारित बैटरी तकनीकों को प्रभावित करने वाली सामग्री की कमी और भू-राजनीतिक निर्भरता के बारे में चिंताओं को दूर करता है।
AIB तकनीक का विकास शोधन और नवाचार की कई पीढ़ियों के माध्यम से हुआ है।
प्रारंभिक AIB 1.0 और 2.0 संस्करणों ने उच्च-सांद्रता वाले प्रवाहकीय कार्बन एडिटिव्स के साथ जलीय पेस्ट इलेक्ट्रोड का उपयोग किया। 5% क्षमता उपयोग पर 1,000 चक्रों के साथ उचित स्थिरता का प्रदर्शन करते हुए, इन प्रारंभिक संस्करणों में आयरन प्रजातियों के बीच धीमी इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण कैनेटीक्स के कारण सीमित शक्ति घनत्व (0.002 mW/cm²) था।
AIB 3.0 इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण में तेजी लाने के लिए रेडॉक्स शटल मध्यस्थों—एनोड के लिए मिथाइल वायोलोजेन (MV) और कैथोड के लिए ABTS—को पेश करता है। ये व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एडिटिव्स आयरन प्रजातियों के साथ संगत रेडॉक्स क्षमता पर काम करते हैं, जो लागत-प्रभावशीलता बनाए रखते हुए शक्ति घनत्व में नाटकीय रूप से सुधार करते हैं।
रेडॉक्स शटल मध्यस्थ AIB 3.0 की तकनीकी सफलता का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो कुशल इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के माध्यम से तेज़ इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं को सक्षम करते हैं:
प्रभावी रेडॉक्स शटल मध्यस्थों को प्रदर्शित करना चाहिए:
AIB 3.0 हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया (HER) को कम करने के लिए रणनीतियों को लागू करता है, जो कूलम्बिक दक्षता को कम करता है और सुरक्षा जोखिम पैदा करता है:
संयुक्त नवाचार महत्वपूर्ण सुधार लाते हैं:
AIB तकनीक कई क्षेत्रों में वादा दिखाती है:
निरंतर नवाचार निम्नलिखित पर ध्यान केंद्रित कर सकता है:
AIB 3.0 अपने अभिनव रेडॉक्स शटल तंत्र और HER शमन रणनीतियों के माध्यम से ऊर्जा भंडारण तकनीक में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। जैसे-जैसे विकास जारी है, ऑल-आयरन बैटरी टिकाऊ ऊर्जा प्रणालियों के निर्माण के लिए एक मुख्यधारा का समाधान बन सकती हैं, जो सुरक्षा, लागत और पर्यावरणीय प्रभाव में सम्मोहक लाभ प्रदान करती हैं।
