प्रकाशात ऊर्जा साठवण क्षमता वाढवणारे सूक्ष्म सुपरकॅपॅसिटर भारतीय आणि ब्रिटीश संशोधकांनी केले विकसित

लहान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी अधिक कार्यक्षम, जलद चार्ज होणारी आणि टिकाऊ ऊर्जा-साठवण प्रणाली तयार करण्याच्या दिशेने भारतीय आणि ब्रिटीश संशोधकांनी मोठी प्रगती केली आहे. भारतीय विज्ञान संस्था, आयआयटी मुंबई, इंद्रप्रस्थ इन्स्टट्यूट ऑफ इन्फॉर्मेशन टेक्नॉलॉजी दिल्ली आणि युनिव्हर्सिटी कॉलेज लंडन येथील संशोधकांनी मिळून एक सूक्ष्म सुपरकॅपॅसिटर विकसित केले आहे. प्रकाशाच्या संपर्कात आल्यावर या उपकरणाची ऊर्जा साठवण्याची क्षमता वाढते. या संस्थांमधील संशोधक या कामासाठी एकत्र आले होते.

मोबाइल उपकरणे, स्मार्ट घड्याळे, वैद्यकीय संवेदक आणि घालण्यायोग्य इलेक्ट्रॉनिक्स यांचा आकार कमी होत आहे. आकार कमी होत असताना त्यांना ऊर्जा पुरवणारी उपकरणेही लहान आणि कार्यक्षम असणे आवश्यक आहे. म्हणजेच उपकरणे लहान होत असतील, तर त्यांच्यातील ऊर्जा-साठवणारी यंत्रणाही तितकीच लहान हवी. पारंपरिक सूक्ष्म सुपरकॅपॅसिटरमध्ये ऊर्जा साठवण क्षमता आणि कार्यक्षमतेच्या काही मर्यादा आहेत. या मर्यादा दूर करण्यासाठी संशोधकांनी टायटॅनियमवर आधारित एका विशिष्ट पदार्थाचा वापर केला.

संशोधकांनी टायटॅनियम सेक्विऑक्साइडच्या नॅनो-कणांवर प्रक्रिया केली. ही प्रक्रिया हायड्रोजन आणि आगॉन वायूंच्या नियंत्रित मिश्रणात ४०० अंश सेल्सिअस तापमानावर करण्यात आली. त्यामुळे या पदार्थाचे गुणधर्म सुधारले. प्रयोगांमध्ये या उपकरणाची कामगिरी प्रकाशात लक्षणीयरीत्या वाढल्याचे दिसून आले, म्हणजेच प्रकाश पडल्यावर त्याची कामगिरी चांगली झाली.

या पदार्थाचा वापर करून संशोधकांनी चिपवर बसवता येईल असे सपाट सूक्ष्म सुपरकॅपॅसिटर तयार केले. प्रयोगांमध्ये या उपकरणाची विशिष्ट धारिता १३.५ मिलिफॅरड प्रति चौरस सेंटीमीटर नोंदवण्यात आली. संशोधन अहवालात नमूद केल्यानुसार, कार्बन-आधारित सूक्ष्म सुपरकॅपॅसिटरच्या तुलनेत ही कामगिरी सुमारे सातपट आहे.

उपकरणाचा टिकाऊपणाही तपासण्यात आला. सलग ५,००० चार्ज-डिस्चार्ज चक्रांनंतर या उपकरणाने सुरुवातीच्या धारितेच्या जवळपास ८८ टक्के क्षमता टिकवून ठेवली. म्हणजेच पाच हजार चक्रे पूर्ण झाल्यानंतरही उपकरणाची बरीचशी क्षमता कायम राहिली. त्यामुळे वारंवार चार्ज आणि डिस्चार्ज करावी लागणाऱ्या लहान उपकरणांसाठी या तंत्रज्ञानाची उपयुक्तता अधोरेखित होते.

भविष्यात या तंत्रज्ञानाचा वापर स्मार्ट कपडे, लहान वैद्यकीय संवेदक, इंटरनेट ऑफ थिंग्ज उपकरणे आणि सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींमध्ये होऊ शकतो. प्रकाशाचा वापर करून ऊर्जा-साठवण कामगिरी वाढवण्याची ही क्षमता या उपकरणांना अधिक कार्यक्षम बनवण्यास मदत करू शकते. मात्र, व्यावसायिक वापरासाठी या तंत्रज्ञानाची दीर्घकालीन स्थिरता, उत्पादन खर्च आणि प्रत्यक्ष परिस्थितीतील कामगिरी तपासणे आवश्यक आहे.