आगामी बुधवार, 24 नवंबर को, ड्राइविंग इनटू द फ़्यूचर की नवीनतम गोलमेज बैठक में चर्चा की जाएगी कि कनाडाई बैटरी उत्पादन का भविष्य कैसा दिख सकता है। चाहे आप आशावादी हों - आप वास्तव में मानते हैं कि 2035 तक सभी कारें इलेक्ट्रिक होंगी - या आपको लगता है कि हम उस महत्वाकांक्षी लक्ष्य तक नहीं पहुंचेंगे, बैटरी से चलने वाली कारें हमारे भविष्य का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। यदि कनाडा इस विद्युत क्रांति का हिस्सा बनना चाहता है, तो हमें भविष्य में ऑटोमोटिव पावर सिस्टम का अग्रणी निर्माता बनने का रास्ता खोजना होगा। यह देखने के लिए कि भविष्य कैसा दिखता है, इस बुधवार सुबह 11:00 बजे पूर्वी समय में कनाडा में हमारे लिए नवीनतम बैटरी विनिर्माण गोलमेज सम्मेलन देखें।
सॉलिड-स्टेट बैटरियों के बारे में भूल जाइए। सिलिकॉन एनोड के बारे में सभी प्रचारों पर भी यही बात लागू होती है। यहां तक ​​कि घर पर चार्ज न की जा सकने वाली मशहूर एल्युमीनियम-एयर बैटरी भी इलेक्ट्रिक वाहनों की दुनिया को हिला नहीं सकती।
संरचनात्मक बैटरी क्या है? ख़ैर, यह एक अच्छा प्रश्न है। सौभाग्य से मेरे लिए, जो यह दिखावा नहीं करना चाहता कि मेरे पास इंजीनियरिंग विशेषज्ञता नहीं है, उत्तर सरल है। वर्तमान इलेक्ट्रिक कारें कार में लगी बैटरियों से संचालित होती हैं। ओह, हमने उनकी गुणवत्ता को छिपाने का एक नया तरीका ढूंढ लिया है, जो कि इन सभी लिथियम-आयन बैटरियों को चेसिस के फर्श में बनाना है, एक "स्केटबोर्ड" प्लेटफ़ॉर्म बनाना है जो अब ईवी डिज़ाइन का पर्याय बन गया है। लेकिन वे अभी भी कार से अलग हैं. यदि आप चाहें तो एक ऐड-ऑन।
संरचनात्मक बैटरियां संपूर्ण चेसिस को बैटरी कोशिकाओं से बनाकर इस प्रतिमान को नष्ट कर देती हैं। एक स्वप्न जैसे प्रतीत होने वाले भविष्य में, न केवल भार-वहन करने वाली मंजिल में बैटरियां होंगी, बल्कि शरीर के कुछ हिस्से-ए-स्तंभ, छत और यहां तक ​​कि, जैसा कि एक शोध संस्थान ने दिखाया है, यह संभव है, एयर फिल्टर दबावयुक्त कमरा-न केवल बैटरियों से सुसज्जित है, बल्कि वास्तव में बैटरियों द्वारा निर्मित है। महान मार्शल मैकलुहान के शब्दों में, कार एक बैटरी है।
खैर, हालांकि आधुनिक लिथियम-आयन बैटरियां हाई-टेक दिखती हैं, लेकिन वे भारी होती हैं। लिथियम आयन का ऊर्जा घनत्व गैसोलीन की तुलना में बहुत कम है, इसलिए जीवाश्म ईंधन वाहनों के समान रेंज प्राप्त करने के लिए, आधुनिक ईवी में बैटरी बहुत बड़ी हैं। बहुत बड़ा.
इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि वे भारी हैं। जैसे "व्यापक भार" में भारी। वर्तमान में बैटरी के ऊर्जा घनत्व की गणना करने के लिए उपयोग किया जाने वाला मूल सूत्र यह है कि प्रत्येक किलोग्राम लिथियम आयन लगभग 250 वाट-घंटे बिजली उत्पन्न कर सकता है। या संक्षिप्त नाम की दुनिया में, इंजीनियर 250 Wh/kg पसंद करते हैं।
थोड़ा गणित करें, 100 किलोवाट की बैटरी मॉडल एस बैटरी में प्लग की गई टेस्ला की तरह है, जिसका मतलब है कि आप जहां भी जाएंगे, आप लगभग 400 किलो बैटरी खींच लेंगे। यह सबसे अच्छा और सबसे कुशल एप्लिकेशन है। हम आम लोगों के लिए, यह अनुमान लगाना अधिक सटीक हो सकता है कि 100 kWh बैटरी का वजन लगभग 1,000 पाउंड होता है। जैसे आधा टन.
अब नई हमर SUT जैसी किसी चीज़ की कल्पना करें, जो 213 kWh तक की ऑनबोर्ड पावर देने का दावा करती है। भले ही जनरल को दक्षता में कुछ सफलताएं मिलें, शीर्ष हथौड़ा अभी भी लगभग एक टन बैटरी खींच लेगा। हां, यह आगे तक चलेगी, लेकिन इन सभी अतिरिक्त फायदों के कारण, रेंज में वृद्धि बैटरी के दोगुनी होने के अनुरूप नहीं है। बेशक, इसके ट्रक में अधिक शक्तिशाली - यानी कम कुशल - इंजन होना चाहिए। हल्के, कम दूरी के विकल्पों का प्रदर्शन। जैसा कि हर ऑटोमोटिव इंजीनियर (चाहे गति या ईंधन अर्थव्यवस्था के लिए) आपको बताएगा, वजन दुश्मन है।
यह वह जगह है जहां संरचनात्मक बैटरी आती है। कारों को मौजूदा संरचनाओं में जोड़ने के बजाय बैटरी से बनाने से, अधिकांश अतिरिक्त वजन गायब हो जाता है। एक निश्चित सीमा तक - यानी, जब सभी संरचनात्मक चीजें बैटरी में परिवर्तित हो जाती हैं - कार की क्रूज़िंग रेंज बढ़ाने से लगभग कोई वजन कम नहीं होता है।
जैसा कि आप उम्मीद करेंगे - क्योंकि मैं जानता हूं कि आप वहां बैठकर यह सोच रहे हैं कि "कितना बढ़िया विचार है!" - इस चतुर समाधान में बाधाएं हैं। सबसे पहले उन सामग्रियों से बैटरी बनाने की क्षमता में महारत हासिल करना है जिनका उपयोग न केवल किसी भी बुनियादी बैटरी के लिए एनोड और कैथोड के रूप में किया जा सकता है, बल्कि काफी मजबूत और बहुत हल्का भी किया जा सकता है! -एक संरचना जो दो टन की कार और उसके यात्रियों को सहारा दे सकती है, और आशा है कि यह सुरक्षित होगी।
आश्चर्य की बात नहीं है, अब तक की सबसे शक्तिशाली संरचनात्मक बैटरी के दो मुख्य घटक, चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा निर्मित और केटीएच रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, स्वीडन के दो सबसे प्रसिद्ध इंजीनियरिंग विश्वविद्यालयों द्वारा निवेशित हैं-कार्बन फाइबर और एल्यूमीनियम हैं। मूलतः, कार्बन फाइबर का उपयोग नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है; सकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम आयरन फॉस्फेट लेपित एल्यूमीनियम पन्नी का उपयोग करता है। चूंकि कार्बन फाइबर भी इलेक्ट्रॉनों का संचालन करता है, इसलिए भारी चांदी और तांबे की कोई आवश्यकता नहीं है। कैथोड और एनोड को एक ग्लास फाइबर मैट्रिक्स द्वारा अलग रखा जाता है जिसमें एक इलेक्ट्रोलाइट भी होता है, इसलिए यह न केवल इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों को स्थानांतरित करता है, बल्कि दोनों के बीच संरचनात्मक भार भी वितरित करता है। ऐसी प्रत्येक बैटरी सेल का नाममात्र वोल्टेज 2.8 वोल्ट है, और सभी मौजूदा इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियों की तरह, इसे रोजमर्रा के इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सामान्य 400V या यहां तक ​​कि 800V का उत्पादन करने के लिए जोड़ा जा सकता है।
हालाँकि यह एक स्पष्ट छलांग है, फिर भी ये हाई-टेक सेल प्राइम टाइम के लिए बिल्कुल भी तैयार नहीं हैं। उनका ऊर्जा घनत्व केवल नगण्य 25 वाट-घंटे प्रति किलोग्राम है, और उनकी संरचनात्मक कठोरता 25 गीगापास्कल (जीपीए) है, जो फ्रेम ग्लास फाइबर से थोड़ा ही मजबूत है। हालाँकि, स्वीडिश राष्ट्रीय अंतरिक्ष एजेंसी से वित्त पोषण के साथ, नवीनतम संस्करण अब एल्यूमीनियम फ़ॉइल इलेक्ट्रोड के बजाय अधिक कार्बन फाइबर का उपयोग करता है, जिसके बारे में शोधकर्ताओं का दावा है कि इसमें कठोरता और ऊर्जा घनत्व है। वास्तव में, इन नवीनतम कार्बन/कार्बन बैटरियों से प्रति किलोग्राम 75 वाट-घंटे तक बिजली और 75 जीपीए के यंग मापांक का उत्पादन करने की उम्मीद है। यह ऊर्जा घनत्व अभी भी पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियों से पीछे हो सकता है, लेकिन इसकी संरचनात्मक कठोरता अब एल्यूमीनियम से बेहतर है। दूसरे शब्दों में, इन बैटरियों से बनी इलेक्ट्रिक वाहन चेसिस विकर्ण बैटरी संरचनात्मक रूप से एल्यूमीनियम से बनी बैटरी जितनी मजबूत हो सकती है, लेकिन वजन बहुत कम हो जाएगा।
इन हाई-टेक बैटरियों का पहला उपयोग लगभग निश्चित रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में होता है। चाल्मर्स प्रोफेसर लीफ एएसपी ने कहा: "कुछ वर्षों में, एक स्मार्टफोन, लैपटॉप या इलेक्ट्रिक साइकिल बनाना पूरी तरह से संभव है जो आज के वजन का केवल आधा है और अधिक कॉम्पैक्ट है।" हालाँकि, जैसा कि परियोजना के प्रभारी व्यक्ति ने बताया, "हम वास्तव में यहाँ केवल अपनी कल्पना तक ही सीमित हैं।"
बैटरी न केवल आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहनों का आधार है, बल्कि इसकी सबसे कमजोर कड़ी भी है। यहां तक ​​कि सबसे आशावादी पूर्वानुमान भी वर्तमान ऊर्जा घनत्व का केवल दोगुना ही देख सकता है। क्या होगा अगर हम उस अविश्वसनीय रेंज को प्राप्त करना चाहते हैं जिसका हम सभी ने वादा किया है - और ऐसा लगता है कि हर हफ्ते कोई व्यक्ति प्रति चार्ज 1,000 किलोमीटर का वादा करता है? - हमें कारों में बैटरी जोड़ने से बेहतर काम करना होगा: हमें बैटरी से कारें बनानी होंगी।
विशेषज्ञों का कहना है कि कोक्विहल्ला राजमार्ग सहित कुछ क्षतिग्रस्त मार्गों की अस्थायी मरम्मत में कई महीने लगेंगे।
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