इन्जिनियरहरूले एक विभाजकको विकास गरेका छन् जसले अल्ट्रा-कम तापक्रम ब्याट्रीहरूलाई सुरक्षित बनाउन ग्यास इलेक्ट्रोलाइटहरू स्थिर गर्दछ।

विदेशी मिडिया रिपोर्टहरूका अनुसार, क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय स्यान डिएगोका नानो इन्जिनियरहरूले ब्याट्रीमा रहेको ग्यास इलेक्ट्रोलाइटलाई वाष्पीकरण हुनबाट रोक्न क्याथोड र एनोड बीचको अवरोधको रूपमा काम गर्न सक्ने ब्याट्री सेपरेटरको विकास गरेका छन्। नयाँ डायाफ्रामले आँधीको आन्तरिक दबाबलाई जम्मा हुनबाट रोक्छ, जसले गर्दा ब्याट्री सुन्न र विस्फोट हुनबाट रोक्छ।

अनुसन्धान नेता, क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, स्यान डिएगोको जेकब्स स्कूल अफ इन्जिनियरिङका नानो इन्जिनियरिङका प्राध्यापक झेङ चेनले भने: "ग्यासका अणुहरूलाई फसाएर, झिल्लीले अस्थिर इलेक्ट्रोलाइट्सको लागि स्थिरताको रूपमा काम गर्न सक्छ।"

नयाँ विभाजकले अति कम तापक्रममा ब्याट्री कार्यसम्पादन सुधार गर्न सक्छ। डायाफ्राम प्रयोग गर्ने ब्याट्री सेल माइनस 40 डिग्री सेल्सियसमा काम गर्न सक्छ, र क्षमता 500 मिलिअम्पियर घण्टा प्रति ग्राम सम्म हुन सक्छ, जबकि व्यावसायिक डायाफ्राम ब्याट्री यस अवस्थामा लगभग शून्य शक्ति छ। अनुसन्धानकर्ताहरू भन्छन् कि यसलाई दुई महिनासम्म प्रयोग नगरी राखिए पनि ब्याट्री सेल क्षमता अझै उच्च छ। यो प्रदर्शनले देखाउँछ कि डायाफ्रामले भण्डारण जीवन पनि विस्तार गर्न सक्छ। यस खोजले अन्वेषकहरूलाई आफ्नो लक्ष्य थप हासिल गर्न अनुमति दिन्छ: ब्याट्रीहरू उत्पादन गर्न जसले बरफ वातावरणमा सवारी साधनहरूको लागि बिजुली प्रदान गर्न सक्छ, जस्तै अन्तरिक्ष यान, उपग्रहहरू, र गहिरो-समुद्री जहाजहरू।

यो अनुसन्धान युनिभर्सिटी अफ क्यालिफोर्निया, सान डिएगोका नानोइन्जिनियरिङका प्राध्यापक यिङ शर्ली मेङको प्रयोगशालामा गरिएको अध्ययनमा आधारित छ। यस अनुसन्धानले पहिलो पटक माइनस 60 डिग्री सेल्सियस वातावरणमा राम्रो प्रदर्शन कायम राख्न सक्ने ब्याट्री विकास गर्न विशेष तरल ग्यास इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गर्दछ। ती मध्ये, तरलित ग्यास इलेक्ट्रोलाइट एक ग्यास हो जुन दबाब लागू गरेर तरल हुन्छ र परम्परागत तरल इलेक्ट्रोलाइटहरू भन्दा कम तापमानमा बढी प्रतिरोधी हुन्छ।

तर यस प्रकारको इलेक्ट्रोलाइटमा दोष छ; तरलबाट ग्यासमा परिवर्तन गर्न सजिलो छ। चेनले भने: "यो समस्या यस इलेक्ट्रोलाइटको लागि सबैभन्दा ठूलो सुरक्षा मुद्दा हो।" तरल अणुहरूलाई संकुचित गर्न र इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गर्न इलेक्ट्रोलाइटलाई तरल अवस्थामा राख्नको लागि दबाब बढाउन आवश्यक छ।

चेनको प्रयोगशालाले यो समस्या समाधान गर्न क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, सान डिएगोका न्यानो इन्जिनियरिङका प्राध्यापक मेङ र टोड पास्कलसँग सहकार्य गरेको थियो। पास्कल जस्ता कम्प्युटिङ विशेषज्ञहरूको चेन र मेङ जस्ता अनुसन्धानकर्ताहरूसँग संयोजन गरेर, धेरै चाँडो दबाब नदिई वाष्पीकृत इलेक्ट्रोलाइटलाई तरल बनाउने विधि विकसित गरिएको छ। माथि उल्लेखित कर्मचारीहरू क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, स्यान डिएगोको सामग्री अनुसन्धान विज्ञान र इन्जिनियरिङ् केन्द्र (MRSEC) सँग सम्बद्ध छन्।

यो विधि एक भौतिक घटनाबाट उधारो लिन्छ जसमा ग्यास अणुहरू साना नानो-स्केल खाली ठाउँहरूमा फँस्दा सहज रूपमा गाढा हुन्छन्। यो घटनालाई केशिका संक्षेपण भनिन्छ, जसले ग्यासलाई कम दबावमा तरल बनाउन सक्छ। अनुसन्धान टोलीले यो घटनालाई ब्याट्री विभाजक निर्माण गर्न प्रयोग गर्‍यो जसले अल्ट्रा-कम तापक्रम ब्याट्रीहरूमा इलेक्ट्रोलाइटलाई स्थिर गर्न सक्छ, फ्लोरोमेथेन ग्यासबाट बनेको तरल ग्यास इलेक्ट्रोलाइट। अन्वेषकहरूले झिल्ली सिर्जना गर्न धातु-जैविक फ्रेमवर्क (MOF) भनिने छिद्रपूर्ण क्रिस्टलीय सामग्री प्रयोग गरे। MOF को बारेमा अनौठो कुरा यो हो कि यो साना छिद्रहरूले भरिएको छ, जसले फ्लोरोमेथेन ग्यास अणुहरूलाई जालमा पार्न सक्छ र तिनीहरूलाई अपेक्षाकृत कम दबाबमा गाढा गर्न सक्छ। उदाहरण को लागी, फ्लोरोमेथेन सामान्यतया माइनस 30 डिग्री सेल्सियस मा संकुचित हुन्छ र 118 psi को बल छ; तर यदि MOF प्रयोग गरिन्छ भने, उही तापक्रममा पोरसको संक्षेपण दबाव मात्र 11 psi हुन्छ।

चेनले भने: "यस MOF ले इलेक्ट्रोलाइटलाई काम गर्न आवश्यक पर्ने दबाबलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउँछ। त्यसैले हाम्रो ब्याट्रीले कम तापक्रममा पनि कुनै ह्रास बिना ठूलो मात्रामा क्षमता प्रदान गर्न सक्छ।" शोधकर्ताहरूले लिथियम-आयन ब्याट्रीमा MOF-आधारित विभाजकको परीक्षण गरे। । लिथियम-आयन ब्याट्रीमा फ्लोरोकार्बन क्याथोड र लिथियम मेटल एनोड हुन्छ। यसले यसलाई 70 psi को आन्तरिक दबाबमा ग्यासयुक्त फ्लोरोमेथेन इलेक्ट्रोलाइटले भर्न सक्छ, फ्लोरोमेथेनलाई लिक्विफाइज गर्नको लागि आवश्यक दबाब भन्दा धेरै कम। ब्याट्रीले अझै पनि आफ्नो कोठाको तापक्रम क्षमताको ५७% माइनस ४० डिग्री सेल्सियसमा कायम राख्न सक्छ। यसको विपरित, उही तापक्रम र दबाबमा, फ्लोरोमेथेन युक्त ग्यासीय इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गरेर व्यावसायिक डायाफ्राम ब्याट्रीको शक्ति लगभग शून्य हुन्छ।

MOF विभाजकमा आधारित माइक्रोपोरहरू मुख्य हुन् किनभने यी माइक्रोपोरहरूले कम दबाबमा पनि ब्याट्रीमा थप इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रवाहित राख्न सक्छन्। व्यावसायिक डायाफ्राममा ठूला छिद्रहरू छन् र कम दबाबमा ग्यास इलेक्ट्रोलाइट अणुहरू राख्न सक्दैन। तर यी अवस्थाहरूमा डायाफ्रामले राम्रोसँग काम गर्ने कारण माइक्रोपोरोसिटी मात्र होइन। अन्वेषकहरूले डिजाइन गरेको डायाफ्रामले छिद्रहरूलाई एक छेउबाट अर्को छेउसम्म निरन्तर मार्ग बनाउन अनुमति दिन्छ, जसले गर्दा लिथियम आयनहरू डायाफ्रामको माध्यमबाट स्वतन्त्र रूपमा प्रवाह गर्न सक्छन्। परीक्षणमा, माइनस 40 डिग्री सेल्सियसमा नयाँ डायाफ्राम प्रयोग गरेर ब्याट्रीको आयनिक चालकता व्यावसायिक डायाफ्राम प्रयोग गर्ने ब्याट्रीको दस गुणा हो।

चेनको टोलीले हाल अन्य इलेक्ट्रोलाइटहरूमा MOF-आधारित विभाजकहरूको परीक्षण गरिरहेको छ। चेनले भने: "हामीले यस्तै प्रभावहरू देखेका छौं। यस MOF लाई स्टेबलाइजरको रूपमा प्रयोग गरेर, विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट अणुहरूलाई ब्याट्री सुरक्षा सुधार गर्न सोस्न सकिन्छ, वाष्पशील इलेक्ट्रोलाइटहरू सहित परम्परागत लिथियम ब्याट्रीहरू सहित।"