برقی توانائی ذخیرہ کرنے کی ٹیکنالوجی

برقی توانائی کا ذخیرہبنیادی طور پر supercapacitor توانائی سٹوریج اور superconducting توانائی ذخیرہ شامل ہیں. سابقہ ​​برقی توانائی کو برقی میدان میں ذخیرہ کرتا ہے، جبکہ مؤخر الذکر برقی توانائی کو مقناطیسی میدان میں ذخیرہ کرتا ہے۔ بجلی کی کثافت اور سائیکل کی زندگی میں برقی توانائی ذخیرہ کرنے کے اہم فوائد ہیں، بجلی کی فوری بندش کے اثرات کو کم کر سکتے ہیں، گرڈ میں کم-فریکوئنسی پاور کے دوغلوں کو دبا سکتے ہیں، اور وولٹیج اور فریکوئنسی کی خصوصیات کو بہتر بنا سکتے ہیں۔

سپر کیپسیٹر توانائی کا ذخیرہ

سپر کیپیسیٹرز، جسے الیکٹرو کیمیکل کیپسیٹرز بھی کہا جاتا ہے، توانائی کے ذخیرہ کرنے والے آلات ہیں جو الیکٹروڈ کی سطح پر چارج کے جمع ہونے کے ذریعے توانائی کو ذخیرہ کرتے ہیں۔ ان کا توانائی ذخیرہ کرنے کا طریقہ کار روایتی بیٹریوں سے مختلف ہے۔ وہ الیکٹروڈ-الیکٹرولائٹ انٹرفیس پر ڈبل پرت سے بننے والے چارج کے ذریعے توانائی ذخیرہ کرتے ہیں۔ سپر کیپیسیٹرز انتہائی اعلی طاقت کی کثافت، الٹرا-طویل سائیکل زندگی، اور تیز رفتار چارج-خارج کی صلاحیتوں کے مالک ہیں، اس طرح برقی گاڑیوں، دوبارہ پیدا کرنے والے بریک سسٹم، بیک اپ پاور سپلائیز، اور گرڈ فریکوئنسی ریگولیشن میں وسیع پیمانے پر اطلاق پایا جاتا ہے۔ تاہم، سپر کیپسیٹرز کی توانائی کی کثافت نسبتاً کم ہے، جو لیتھیم-آئن بیٹریوں کی نسبت بہت کم ہے، جس سے وہ ان ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں جن کو قلیل مدتی، زیادہ-پاور ایپلی کیشنز کی ضرورت ہوتی ہے۔ مستقبل میں، میٹریل سائنس میں ترقی کے ساتھ، سپر کیپسیٹرز کی توانائی کی کثافت میں مزید اضافہ ہونے کی توقع ہے، اس طرح انرجی اسٹوریج مارکیٹ میں ان کی ایپلی کیشنز کو وسعت ملے گی۔

سپر کیپسیٹرز کو بنیادی طور پر تین زمروں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے: الیکٹرک ڈبل-پرت کیپسیٹرز، فیراڈے کیپسیٹرز، اور ہائبرڈ سپر کیپسیٹرز۔ الیکٹرک ڈبل-پرت کیپیسیٹرز کاربن مواد کو الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کرتے ہیں، جہاں الیکٹرولائٹ کے ساتھ رابطے سے بننے والے ٹھوس-مائع انٹرفیس پر چارج کی علیحدگی ہوتی ہے، جس سے الیکٹرک ڈبل-پرت کا ڈھانچہ بنتا ہے۔ یہ کیپسیٹرز چارجنگ اور ڈسچارج کے دوران فزیکل چارج جذب اور ڈیسورپشن کے عمل سے گزرتے ہیں۔ اگرچہ الیکٹرک ڈبل-پرت کیپیسیٹرز اعلی طاقت کی کثافت اور طویل عمر کے مالک ہوتے ہیں، ان کی توانائی کی کثافت نسبتاً کم ہوتی ہے۔ فی الحال، ان آلات نے تجارتی درخواست حاصل کی ہے۔

فیراڈے کیپسیٹرز دھاتی آکسائیڈز یا کوندکٹو پولیمر کو الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کرتے ہیں، جہاں جذب کیپیسیٹینس ان مواد کی سطح اور اتلی بلک علاقوں پر ریڈوکس رد عمل کے ذریعے بنتی ہے۔ اس قسم کے کیپسیٹر کا آپریٹنگ اصول بیٹری میں رد عمل کے عمل سے ملتا جلتا ہے۔ اسی طرح کے الیکٹروڈ سطح کے علاقوں کو دیکھتے ہوئے، یہ ایک برقی ڈبل-پرت کیپیسیٹر کی گنجائش سے کئی گنا زیادہ فراہم کر سکتا ہے۔ تاہم، فوری طور پر اعلی-موجودہ خارج ہونے والے مادہ اور سائیکل کی زندگی کے لیے پاور خصوصیات کے لحاظ سے، فیراڈے کیپسیٹرز برقی ڈبل-پرت کیپسیٹرز کے ساتھ ساتھ کارکردگی کا مظاہرہ نہیں کرتے ہیں۔ مزید برآں، فیراڈے کیپسیٹرز کو بھی چیلنجز کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے کہ اعلیٰ مینوفیکچرنگ لاگت اور ٹیکنالوجی ابھی تک پوری طرح پختہ نہیں ہوئی ہے۔

ہائبرڈ سپر کیپیسیٹرز اپنی اعلی توانائی کی کثافت اور طویل عمر کے لیے مشہور ہیں۔ اگرچہ فی الحال کمرشلائزیشن کے ابتدائی مراحل میں ہیں، وہ مستقبل میں ترقی کی بہت زیادہ صلاحیت رکھتے ہیں۔

سپر کنڈکٹنگ توانائی کا ذخیرہ

سپر کنڈکٹنگ انرجی اسٹوریج ایک برقی مقناطیسی توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی ہے جو برقی توانائی کو مزاحمتی-مفت حالت میں ذخیرہ کرنے کے لیے سپر کنڈکٹرز کا استعمال کرتی ہے۔ اس کے کام کرنے والے اصول میں سپر کنڈکٹنگ کوائل میں براہ راست کرنٹ کے ذریعے مضبوط مقناطیسی میدان پیدا کرنا، اس طرح توانائی کو ذخیرہ کرنا، اور ضرورت پڑنے پر اسے کرنٹ ڈسچارج کے ذریعے جاری کرنا شامل ہے۔ چونکہ کم درجہ حرارت پر سپر کنڈکٹرز کی کوئی مزاحمت نہیں ہوتی ہے، اس لیے سپر کنڈکٹنگ توانائی کے ذخیرہ کرنے والے نظام انتہائی زیادہ چارج اور خارج ہونے والی افادیت حاصل کر سکتے ہیں جس میں عملی طور پر توانائی کا کوئی نقصان نہیں ہوتا ہے۔ مزید برآں، سپر کنڈکٹنگ انرجی سٹوریج میں انتہائی تیز رسپانس ٹائمز ہوتے ہیں، جو ملی سیکنڈ میں چارج اور ڈسچارج حاصل کرتے ہیں، یہ پاور سسٹمز میں فوری وولٹیج ریگولیشن اور فریکوئنسی کنٹرول کے لیے موزوں بناتے ہیں۔ تاہم، سپر کنڈکٹنگ انرجی اسٹوریج سسٹمز کی لاگت زیادہ ہے، بنیادی طور پر سپر کنڈکٹنگ مواد اور کرائیوجینک کولنگ ٹیکنالوجی کی ترقی سے محدود ہے۔ لہذا، موجودہ ایپلی کیشنز زیادہ تر خصوصی شعبوں میں مرکوز ہیں جن میں اعلی-طاقت، قلیل- توانائی ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے گرڈ استحکام اور فوجی سازوسامان۔

عام سپر کنڈکٹنگ مواد میں کم-درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز جیسے کہ Nb-Ti اور Nb3Sn، اور اعلی-درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز جیسے Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) اور Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide (BSCCO) شامل ہیں۔ اعلی-درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز کم-درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز سے زیادہ اہم درجہ حرارت رکھتے ہیں، جو ٹھنڈک کی ضروریات کو کم کرتے ہیں اور سپر کنڈکٹنگ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کو زیادہ عملی اور اقتصادی بناتے ہیں۔