পরমাণু-স্তরের সূক্ষ্মতায় ‘শাটল ইফেক্ট’ সমস্যার সমাধান করল চীনের থার্মাল ব্যাটারি উদ্ভাবন

উচ্চ তাপমাত্রায় শক্তি সঞ্চয়ের নতুন যুগ

চীনের বিজ্ঞানীরা থার্মাল ব্যাটারি প্রযুক্তিতে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি অর্জন করেছেন, যা চরম পরিবেশে ব্যবহারের জন্য তৈরি বিদ্যুৎব্যবস্থার কার্যকাল ও দক্ষতা বাড়াতে পারে। চাইনিজ একাডেমি অব সায়েন্সেসের ইনস্টিটিউট অব প্রসেস ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের একটি গবেষক দল নতুন ধরনের ক্যাথোড উপাদান তৈরি করেছে, যা দীর্ঘদিনের "শাটল ইফেক্ট" কার্যকরভাবে দমন করে। এই রাসায়নিক অবক্ষয় প্রক্রিয়া কয়েক দশক ধরে থার্মাল ব্যাটারির কর্মক্ষমতা সীমিত করেছে। ২০২৬ সালের ৪ জানুয়ারি Advanced Science সাময়িকীতে প্রকাশিত গবেষণাটিতে রেকর্ডমাত্রার শক্তিঘনত্ব দেখানো হয়েছে, পাশাপাশি এ ক্ষেত্রের অন্যতম জটিল প্রযুক্তিগত সমস্যার সমাধানও করা হয়েছে।

অধ্যাপক ওয়াং সং ও ঝু ইয়ংপিংয়ের নেতৃত্বে পরিচালিত গবেষণাটির কেন্দ্রবিন্দু হলো ট্রানজিশন মেটাল ফ্লুরাইড ক্যাথোড, বিশেষত কোবাল্ট ডাইফ্লুরাইড (CoF2), যা কোভ্যালেন্ট অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (COF) থেকে তৈরি বিশেষ কার্বন আবরণের ভেতরে রাখা হয়েছে। এই উদ্ভাবনী "প্লাম পুডিং@শেল" কাঠামো বেছে বেছে আয়ন চলাচলের পথ তৈরি করে। এতে প্রয়োজনীয় লিথিয়াম আয়ন চলাচল করতে পারে, কিন্তু ধারণক্ষমতা কমিয়ে দেওয়ার জন্য দায়ী বড় আণবিক জটিল যৌগগুলো আটকে যায়। ফলে তৈরি ব্যাটারি ক্যাথোডটি ৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ২.৫ ভোল্টের বেশি ডিসচার্জ প্ল্যাটো ভোল্টেজ এবং প্রতি কিলোগ্রামে ৮৮২ ওয়াট-ঘণ্টা নির্দিষ্ট শক্তি অর্জন করেছে। উচ্চ-ভোল্টেজ থার্মাল ব্যাটারি ক্যাথোডের ক্ষেত্রে এ পর্যন্ত প্রকাশিত সর্বোচ্চ মান এগুলো। এতে এই বিশেষায়িত বিদ্যুৎ প্রযুক্তির প্রচলিত সামরিক ও মহাকাশ খাতের বাইরেও নতুন প্রয়োগের সম্ভাবনা তৈরি হতে পারে।

থার্মাল ব্যাটারি ও এর অনন্য চ্যালেঞ্জগুলো

থার্মাল ব্যাটারি হলো এক স্বতন্ত্র ধরনের তড়িৎ-রাসায়নিক কোষ, যা এমন পরিবেশে কাজ করার জন্য তৈরি যেখানে প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যবস্থা নষ্ট হয়ে যাবে। ঘরের তাপমাত্রায় চলা সাধারণ ব্যাটারির বিপরীতে, থার্মাল ব্যাটারিতে গলিত লবণের ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করা হয়, যা ৩৫০ থেকে ৫৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলেই আয়ন পরিবাহী হয়। প্রচণ্ড তাপের এই প্রয়োজনীয়তার কারণে এগুলো ভোক্তা ইলেকট্রনিকস বা সাধারণ বৈদ্যুতিক গাড়ির জন্য উপযোগী নয়। তবে তাপীয় চাপের মধ্যেও নির্ভরযোগ্যতা যেখানে অপরিহার্য, সেখানে এগুলো অমূল্য।

থার্মাল ব্যাটারির বর্তমান ব্যবহারক্ষেত্রের মধ্যে রয়েছে ক্ষেপণাস্ত্র ও নিয়ন্ত্রিত গোলাবারুদের মতো সামরিক সরঞ্জাম, মহাকাশযান ও উড়োজাহাজের জরুরি বিদ্যুৎ ইউনিটসহ মহাকাশ প্রযুক্তি, গভীর কূপ খননের যন্ত্রপাতি এবং কিছু শিল্পপ্রক্রিয়া। এসব যন্ত্র বছরের পর বছর নিষ্ক্রিয় অবস্থায় অবক্ষয় ছাড়াই পড়ে থাকতে পারে, তারপর কার্যকর তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলেই সঙ্গে সঙ্গে চালু হয়। মহাশূন্যের শূন্যতা থেকে শুরু করে গভীর কূপের প্রচণ্ড চাপ পর্যন্ত নানা পরিবেশে এগুলো উচ্চক্ষমতার বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। ব্যাটারিগুলো কার্যত একবার ব্যবহারযোগ্য বিদ্যুৎ উৎস হিসেবে কাজ করে, যেখানে পুনরায় চার্জ করার চেয়ে নির্ভরযোগ্যতাকে অগ্রাধিকার দেওয়া হয়। ফলে যেসব গুরুত্বপূর্ণ ব্যবস্থায় ব্যর্থতার কোনো সুযোগ নেই, সেগুলোর জন্য এগুলো অপরিহার্য।

তবে উচ্চ তাপমাত্রার গলিত লবণের পরিবেশে অনন্য রাসায়নিক চ্যালেঞ্জ তৈরি হয়। প্রচলিত থার্মাল ব্যাটারির ক্যাথোড উপাদান ব্যবহারের সময় ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রবীভূত হয়ে ছড়িয়ে পড়ে। সক্রিয় উপাদানের কণাগুলো কার্যত নির্দিষ্ট অবস্থান থেকে সরে যায়, ফলে ব্যবহারযোগ্য ধারণক্ষমতা কমে এবং অনাকাঙ্ক্ষিত পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া তৈরি হয়, যা কর্মক্ষমতা হ্রাস করে। শাটল ইফেক্ট নামে পরিচিত এ ঘটনাটি সক্রিয় উপাদানের ক্ষয় ও দীর্ঘমেয়াদি কাঠামোগত ক্ষতি ঘটায়। ঐতিহাসিকভাবে এ কারণে থার্মাল কোষের শক্তিঘনত্ব ও কার্যকাল সীমিত থেকেছে। এ পর্যন্ত প্রকৌশলীরা ব্যাটারির জন্য প্রয়োজনীয় আয়নিক পরিবাহিতা বজায় রেখে এই দ্রবীভবন ঠেকাতে হিমশিম খেয়েছেন।

শাটল ইফেক্ট: অণুর স্থানান্তরের সমস্যা

চীনা গবেষণাটির গুরুত্ব বুঝতে হলে ট্রানজিশন মেটাল ফ্লুরাইড ক্যাথোডে শাটল ইফেক্টের জন্য দায়ী নির্দিষ্ট রাসায়নিক প্রক্রিয়াটি জানা প্রয়োজন। ব্যাটারি চলার সময় CoF2 ইলেক্ট্রোলাইটের লিথিয়াম ক্লোরাইডের (LiCl) সঙ্গে অ্যানায়ন বিনিময় করে কোবাল্ট টেট্রাক্লোরাইড জটিল যৌগ (CoCl4 2-) তৈরি করে। ব্যাটারির কর্মক্ষমতা হ্রাসকারী সক্রিয় উপাদানের স্থানান্তরের জন্য মূলত এই যৌগগুলোই দায়ী। নির্মাণস্থল থেকে ইট ভেসে দূরে চলে যাওয়ার মতো, দ্রবীভূত এই যৌগগুলো ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে সরে যায়। এর ফলে সময়ের সঙ্গে অপরিবর্তনীয়ভাবে ধারণক্ষমতা কমে এবং চার্জের দক্ষতা হ্রাস পায়।

সমস্যাটি সমাধানের আগের চেষ্টাগুলোর মধ্যে ছিল বিভিন্ন ধরনের সালফার ইলেক্ট্রোড যোগ করা বা ব্যাটারির কাঠামোর ভেতরে নানা ধরনের প্রতিবন্ধক তৈরি করা। কিছু পদ্ধতিতে দ্রবীভবন আংশিকভাবে দমন করা গেলেও, দীর্ঘমেয়াদি স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার পাশাপাশি উচ্চ কর্মক্ষমতা ধরে রাখতে পারে এমন পূর্ণাঙ্গ সমাধান কোনোটিই দিতে পারেনি। চ্যালেঞ্জটি হলো এমন একটি প্রতিবন্ধক তৈরি করা, যা বেছে বেছে পদার্থ পার হতে দেবে: এটি বড় CoCl4 2- জটিল যৌগগুলো আটকে রাখবে, অথচ ছোট Li+ আয়নগুলোকে ইলেক্ট্রোডের মধ্যে অবাধে চলাচল করতে দেবে। প্রচলিত কঠিন প্রতিবন্ধক হয় সবকিছু আটকে দিত, ফলে ব্যাটারির কাজই বন্ধ হয়ে যেত, নয়তো শাটল ইফেক্ট ঠেকানোর জন্য যথেষ্ট ঘন ছিল না।

গবেষক দল বুঝতে পারে, এ সমস্যার সমাধানে ন্যানোমিটার-স্তরে সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। উপকারী লিথিয়াম আয়ন ও ক্ষতিকর কোবাল্ট জটিল যৌগের আকারের পার্থক্য বেছে বেছে আটকে দেওয়ার সম্ভাব্য উপায় তৈরি করেছিল। তবে এই পার্থক্য কাজে লাগানোর মতো যথেষ্ট সুষম ছিদ্রের আকারবিশিষ্ট উপাদান তৈরি করা কঠিন ছিল। সমাধান এসেছে অপ্রত্যাশিত এক ধরনের উপাদান থেকে: কোভ্যালেন্ট অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক, সুসংজ্ঞায়িত কাঠামোর স্ফটিকাকার ছিদ্রযুক্ত উপাদান, যেগুলোকে ন্যানোমিটারেরও ছোট মাপে নিয়ন্ত্রণ করে তৈরি করা যায়।

COF আবরণের সমাধান: পরমাণু-স্তরে সূক্ষ্ম প্রকৌশল

এই উদ্ভাবনের কেন্দ্রে রয়েছে COF থেকে তৈরি কার্বন উপাদান দিয়ে CoF2 কণার চারপাশে বিশেষ আবরণ তৈরি করা। কোভ্যালেন্ট অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক হলো স্ফটিকাকার ছিদ্রযুক্ত পদার্থ, যার কাঠামো অত্যন্ত সুশৃঙ্খল এবং ছিদ্রের আকার সমান। নিয়ন্ত্রিত তাপীয় প্রক্রিয়ায় COF পূর্বসূরি উপাদানকে কার্বনসমৃদ্ধ আবরণে রূপান্তর করে গবেষকেরা সমান, ন্যানোমিটারেরও ছোট চ্যানেলযুক্ত একটি আবরণ তৈরি করেছেন, যার প্রতিটির প্রস্থ মাত্র ০.৫৪ ন্যানোমিটার। এই মাপটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণিত হয়েছে: বড় CoCl4 2- জটিল যৌগগুলো আটকে রাখার মতো ছোট, আবার Li+ আয়নের দ্রুত চলাচল নিশ্চিত করার মতো বড়।

ফলে তৈরি কাঠামোটি প্লাম পুডিংয়ের মতো, যেখানে সক্রিয় CoF2 কণাগুলো ছিদ্রযুক্ত কার্বন আবরণের ভেতরে থাকে। গবেষকেরা এই বিন্যাসকে "আকার-নির্বাচক আবদ্ধকরণ প্রক্রিয়া" বলে অভিহিত করেছেন। তাপগতিবিদ্যাগত বিশ্লেষণ ও পরীক্ষামূলক যাচাই নিশ্চিত করেছে, বিশেষভাবে তৈরি চ্যানেলগুলো সমস্যাজনক কোবাল্ট জটিল যৌগের বিসরণ কার্যকরভাবে আটকে দেয়, অথচ লিথিয়াম আয়নকে চলাচল করতে দেয়। ফলে আয়নিক পরিবাহিতায় ব্যাঘাত না ঘটিয়েই শাটল ইফেক্ট দমন করা যায়।

আমাদের অনুসন্ধান সূক্ষ্ম আন্তঃপৃষ্ঠ প্রকৌশলের মাধ্যমে পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ শক্তিঘনত্বের থার্মাল ব্যাটারি নকশার জন্য একটি যান্ত্রিক ভিত্তি দিয়েছে।

গবেষণাটির সংশ্লিষ্ট লেখক অধ্যাপক ওয়াং সং জোর দিয়ে বলেন, এই পদ্ধতি কেবল সামান্য উন্নতির চেয়ে অনেক বেশি কিছু দেয়। CoF2@CSC700-24 ক্যাথোডে (এখানে CSC বলতে ৭০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ২৪ ঘণ্টা প্রক্রিয়াজাত COF-উদ্ভূত শেল কার্বন বোঝানো হয়েছে) পরীক্ষায় এমন ফল পাওয়া গেছে, যা এ ক্ষেত্রের নতুন মানদণ্ড স্থাপন করেছে। প্রতি বর্গসেন্টিমিটারে ১০০ মিলিঅ্যাম্পিয়ার এবং ৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ক্যাথোডটি ২.৫ ভোল্টের বেশি ডিসচার্জ প্ল্যাটো ভোল্টেজ ধরে রেখেছে, প্রতি গ্রামে ৩৬৫ মিলিঅ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা নির্দিষ্ট ধারণক্ষমতা দিয়েছে এবং প্রতি কিলোগ্রামে ৮৮২ ওয়াট-ঘণ্টা নির্দিষ্ট শক্তিঘনত্ব অর্জন করেছে। প্রচলিত থার্মাল ব্যাটারি প্রযুক্তির তুলনায় এই মানগুলো উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি।

মহাকাশ, প্রতিরক্ষা ও অন্যান্য খাতে সম্ভাব্য প্রভাব

এই ক্যাথোড নকশার ফলে কর্মক্ষমতার উন্নতি থার্মাল ব্যাটারির ব্যবহার প্রচলিত একবার ব্যবহারযোগ্য সামরিক ও মহাকাশ ব্যবস্থার বাইরেও বাড়াতে পারে। বর্তমানে থার্মাল ব্যাটারি মূলত নির্দিষ্ট মিশনে একবার চালু করা নিষ্পত্তিযোগ্য বিদ্যুৎ উৎস। শাটল ইফেক্ট দমন দীর্ঘতর কার্যকাল ও উন্নত নির্ভরযোগ্যতার সম্ভাবনা তৈরি করে। এর ফলে পুনর্ব্যবহারযোগ্য থার্মাল ব্যাটারি ব্যবস্থা বা চরম পরিবেশে দীর্ঘ সময় বিদ্যুৎ সরবরাহ প্রয়োজন এমন ব্যবস্থাও সম্ভব হতে পারে।

নিকট ভবিষ্যতে সামরিক খাতই প্রধান বাজার থাকবে। কারণ, নিয়ন্ত্রিত ক্ষেপণাস্ত্র, টর্পেডো এবং যুদ্ধবিমানের জরুরি ব্যবস্থায় থার্মাল ব্যাটারি ইতিমধ্যেই পছন্দের বিদ্যুৎ উৎস। উন্নত শক্তিঘনত্বে মিশনের সময় বাড়ানো বা একই পরিমাণ বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য ব্যাটারির ওজন কমানো সম্ভব হতে পারে। মহাকাশ প্রকৌশলে এগুলো গুরুত্বপূর্ণ বিষয়, কারণ প্রতিটি গ্রামই পাল্লা ও চালনাযোগ্যতায় প্রভাব ফেলে। পৃথিবীর গভীরে মাইলের পর মাইল নিচে উচ্চ তাপমাত্রা ও উচ্চ চাপের মধ্যে যন্ত্রপাতি কাজ করে এমন গভীর কূপ খননও আরও মজবুত থার্মাল কোষের তাৎক্ষণিক সুবিধাভোগী হতে পারে।

আরও দূর ভবিষ্যতে, শাটল ইফেক্টের সমাধান তাত্ত্বিকভাবে চরম জলবায়ুতে বিদ্যুৎ গ্রিডের জন্য বৃহৎ পরিসরের শক্তি সঞ্চয়, শিল্প স্থাপনার জরুরি বিদ্যুৎব্যবস্থা কিংবা প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি যেখানে সমস্যায় পড়ে এমন মেরু বা মরু অঞ্চলের বিশেষ বৈদ্যুতিক গাড়িতে থার্মাল ব্যাটারির ব্যবহার সম্ভব করতে পারে। উচ্চ কার্যকরী তাপমাত্রার কারণে থার্মাল ব্যাটারি সম্ভবত কখনোই ভোক্তা স্মার্টফোনে শক্তি জোগাবে না। তবে কঠিন পরিবেশে তাৎক্ষণিক উচ্চক্ষমতার বিদ্যুৎ সরবরাহ প্রয়োজন এমন পরবর্তী প্রজন্মের শক্তিব্যবস্থায় এ প্রযুক্তি ভূমিকা রাখতে পারে।

চীনের বিস্তৃত ব্যাটারি গবেষণা পরিমণ্ডল

থার্মাল ব্যাটারির এই অগ্রগতি চীনা প্রতিষ্ঠানগুলোতে ব্যাপক ব্যাটারি গবেষণার বৃহত্তর প্রেক্ষাপটে এসেছে। লিথিয়াম-আয়ন প্রযুক্তির বাইরেও বিভিন্ন পথে সমান্তরাল গবেষণা চলছে, যা পরবর্তী প্রজন্মের শক্তি সঞ্চয়ের বাজারে বহুমুখী উদ্ভাবনের মাধ্যমে নেতৃত্ব প্রতিষ্ঠার কৌশলগত প্রয়াসের ইঙ্গিত দেয়।

সাম্প্রতিক মাসগুলোতে সলিড-স্টেট ব্যাটারিতে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির ঘোষণা এসেছে। এর মধ্যে চাইনিজ একাডেমি অব সায়েন্সেসের গবেষকদের তৈরি একটি স্ব-নিরাময়ী সংযোগস্থল রয়েছে, যা ব্যাটারির স্তরগুলোর মধ্যে সংযোগ ধরে রাখতে উচ্চ বাহ্যিক চাপের প্রয়োজন দূর করে। এ প্রযুক্তিতে আয়োডাইড আয়ন ব্যবহার করা হয়, যা সরে গিয়ে অভিযোজনক্ষম আন্তঃস্তর তৈরি করে। এর ফলে প্রতি কিলোগ্রামে ৫০০ ওয়াট-ঘণ্টার বেশি শক্তিঘনত্বের সলিড-স্টেট ব্যাটারি তৈরি হতে পারে। এদিকে, তিয়ানজিন বিশ্ববিদ্যালয় বর্তমান টেসলা ব্যাটারি প্যাকের দ্বিগুণ শক্তিঘনত্বের লিথিয়াম-মেটাল ব্যাটারি তৈরি করেছে। সাংহাই জিয়াওতং বিশ্ববিদ্যালয় আনোডবিহীন সোডিয়াম-সালফার ব্যাটারি উন্মোচন করেছে, যা প্রতি কিলোগ্রামে ১,১৯৮ ওয়াট-ঘণ্টা শক্তিঘনত্ব অর্জন করেছে; এর আনুমানিক খরচ প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টায় মাত্র ৫.০৩ ডলার।

অন্যান্য গবেষণায় রয়েছে গ্রাফিনভিত্তিক ব্যাটারি, যাতে পাঁচ মিনিটে চার্জ এবং লিথিয়াম-আয়নের তুলনায় চার গুণ বেশি আয়ুর সম্ভাবনা রয়েছে; পাশাপাশি হার্ড কার্বন অ্যানোড ব্যবহার করা সোডিয়াম-আয়ন বিকল্প, যা প্রচলিত লিথিয়াম ব্যবস্থার চেয়ে দ্রুত চার্জ হয়। চীনা সরকার উল্লেখযোগ্য অর্থায়ন উদ্যোগের মাধ্যমে এ গবেষণায় সহায়তা দিয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে ২০২৪ সালে শুরু হওয়া সলিড-স্টেট ব্যাটারি উন্নয়নের জন্য ৬০০ কোটি ইউয়ানের বিশেষ প্রকল্প এবং শিল্প ও তথ্যপ্রযুক্তি মন্ত্রণালয়ের পরিচালিত মধ্যমেয়াদি পর্যালোচনা।

এই বহুমুখী পদ্ধতি স্বীকার করে যে সব প্রয়োগে কোনো একক ব্যাটারি রসায়নই কাজে আসবে না। চরম পরিবেশের বিশেষ প্রয়োজন মেটায় থার্মাল ব্যাটারি, সলিড-স্টেট ব্যবস্থা নিরাপদ বৈদ্যুতিক গাড়ির সম্ভাবনা দেখায়, সোডিয়াম-আয়ন সাশ্রয়ী গ্রিড-স্তরের শক্তি সঞ্চয়ের সুযোগ দেয়, আর লিথিয়াম-মেটাল শক্তিঘনত্বের সীমা এগিয়ে নেয়। একই সঙ্গে এসব ক্ষেত্রে অগ্রগতি ঘটিয়ে চীনা গবেষণা প্রতিষ্ঠানগুলো আগামী কয়েক দশকে যে ব্যাটারি প্রযুক্তিই প্রাধান্য পাক, তা সরবরাহের অবস্থান তৈরি করছে।

গবেষণাগার থেকে বাস্তব প্রয়োগে

ফলাফল আশাব্যঞ্জক হলেও, থার্মাল ব্যাটারির এই প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহারের আগে বেশ কিছু চ্যালেঞ্জ রয়ে গেছে। গবেষণায় পরীক্ষাগার পর্যায়ে ধারণাটির কার্যকারিতা দেখানো হয়েছে। তবে ০.৫৪ ন্যানোমিটার চ্যানেলের নির্ভুল ও সমান মাপ বজায় রেখে COF-উদ্ভূত কার্বন আবরণের উৎপাদন বাড়ানো একটি উৎপাদনগত চ্যালেঞ্জ। গলিত লবণের ইলেক্ট্রোলাইট ও উচ্চ কার্যকরী তাপমাত্রার কারণে থার্মাল ব্যাটারির জন্য বিশেষ ব্যবস্থাপনাও প্রয়োজন। ফলে কার্যগত চাহিদা যেখানে এ জটিলতাকে ন্যায্যতা দেয়, সেখানেই এগুলোর ব্যবহার সীমিত থাকে।

শাটল ইফেক্ট দমনের ফলে দীর্ঘমেয়াদি চার্জ-চক্রের স্থিতিশীলতা উন্নত হলেও, তা আরও যাচাই করা প্রয়োজন। বর্তমান গবেষণায় প্রক্রিয়াটির কার্যকারিতা দেখানো হয়েছে। তবে মহাকাশ ও প্রতিরক্ষা খাতের থার্মাল ব্যাটারির ক্ষেত্রে সাধারণত হাজারো সম্ভাব্য সক্রিয়করণ চক্র এবং বছরের পর বছর সংরক্ষণের নির্ভরযোগ্যতা প্রমাণ করতে হয়। বারবার তাপমাত্রার পরিবর্তন এবং দীর্ঘ সময় উচ্চ তাপমাত্রায় চলার পরও COF আবরণ তার কাঠামোগত অখণ্ডতা ও বেছে বেছে পদার্থ পার হতে দেওয়ার ক্ষমতা ধরে রাখে কি না, তা নিশ্চিত করতে আরও পরীক্ষা প্রয়োজন।

গলিত লবণের ইলেক্ট্রোলাইটের ক্ষয়কারী বৈশিষ্ট্য ব্যাটারির খোলস ও সিলের উপাদানের সঙ্গে সামঞ্জস্যের চ্যালেঞ্জও তৈরি করে। ক্যাথোডের এই অগ্রগতি অবক্ষয়ের একটি বড় পথের সমাধান করলেও, সম্পূর্ণ ব্যাটারি ব্যবস্থায় এ উন্নতির সঙ্গে সমানভাবে মজবুত অ্যানোড ও ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবস্থাপনা প্রযুক্তিও যুক্ত করতে হবে। গবেষক দলগুলো পরবর্তী সময়ে নতুন ক্যাথোড নকশাকে ঘিরে পুরো কোষের কাঠামো উন্নত করার দিকেই মনোযোগ দিতে পারে।

মূল কথা

• চীনা গবেষকেরা কোভ্যালেন্ট অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (COF) থেকে তৈরি ন্যানোমিটারেরও ছোট চ্যানেলযুক্ত কার্বন আবরণ তৈরি করে থার্মাল ব্যাটারির "শাটল ইফেক্ট" সমস্যার সমাধান করেছেন। আবরণটি ক্ষতিকর কোবাল্ট জটিল যৌগ আটকে রাখে, অথচ লিথিয়াম আয়নকে চলাচল করতে দেয়।
• নতুন ক্যাথোড রেকর্ড কর্মক্ষমতা অর্জন করেছে: ৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ২.৫ ভোল্ট ডিসচার্জ ভোল্টেজ, প্রতি গ্রামে ৩৬৫ মিলিঅ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা ধারণক্ষমতা এবং প্রতি কিলোগ্রামে ৮৮২ ওয়াট-ঘণ্টা শক্তিঘনত্ব। উচ্চ-ভোল্টেজ থার্মাল ব্যাটারি ক্যাথোডের ক্ষেত্রে প্রকাশিত সর্বোচ্চ মান এগুলো।
• থার্মাল ব্যাটারি গলিত লবণের ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে ৩৫০ থেকে ৫৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করে। প্রচলিত ব্যাটারি যেখানে ব্যর্থ হয়, সেখানে সামরিক, মহাকাশ ও গভীর কূপ খননের কাজে এগুলো অপরিহার্য।
• এই উদ্ভাবনের ফলে থার্মাল ব্যাটারির ব্যবহার একবার ব্যবহারযোগ্য সামরিক সরঞ্জামের গণ্ডি পেরিয়ে চরম পরিবেশে শক্তি সঞ্চয়ের দীর্ঘস্থায়ী ব্যবস্থায় বিস্তৃত হতে পারে।
• এই গবেষণা চীনের বৃহত্তর ব্যাটারি উদ্ভাবন কৌশলের অংশ। এ কৌশলের আওতায় সলিড-স্টেট, লিথিয়াম-মেটাল, সোডিয়াম-আয়ন ও গ্রাফিন ব্যাটারিতেও সমান্তরাল অগ্রগতি হচ্ছে।