Zinc–cerium battery
জিঙ্ক-সিরিয়াম ব্যাটারি হল এক ধরনের রেডক্স ফ্লো ব্যাটারি যা 2000-এর দশকে প্লুরিয়ন ইনকর্পোরেটেড (ইউকে) দ্বারা প্রথম তৈরি করা হয়েছিল। এই রিচার্জেবল ব্যাটারিতে, নেতিবাচক দস্তা এবং ধনাত্মক সিরিয়াম তড়িৎবিশ্লেষ্য উভয়ই অপারেশনের সময় একটি তড়িৎরাসাযনিক প্রবাহ চুল্লির মাধ্যমে সঞ্চালিত হয় এবং দুটি পৃথক জলাশয়ে সংরক্ষণ করা হয়। তড়িৎরাসায়ন চুল্লীতে নেতিবাচক এবং ধনাত্মক তড়িৎবিশ্লেষ্য বিভাগগুলি একটি ক্যাটায়ন-বিনিময় ঝিল্লি দ্বারা পৃথক করা হয়, সাধারণত নাফিয়ন (ডুপন্ট)। Ce (III)/Ce (IV) এবং Zn (II)/Zn রেডক্স বিক্রিয়া যথাক্রমে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক বিদ্যুদ্বাহকে ঘটে। যেহেতু দস্তা ঋণাত্মক বিদ্যুদ্বাহকে চার্জ করার সময় ইলেক্ট্রোপ্লেট করা হয়, তাই এই ব্যবস্থাটিকে হাইব্রিড ফ্লো ব্যাটারি হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। দস্তা-ব্রোমিন এবং দস্তা-ক্লোরিন রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারির মতো নয়, হ্যালোজেন গ্যাস দ্রবীভূত করার জন্য কোনও ঘনীভবন যন্ত্রের প্রয়োজন হয় না। দস্তা-সিরিয়াম ব্যবস্থায় ব্যবহৃত বিকারকগুলি ভ্যানেডিয়াম প্রবাহ ব্যাটারিতে ব্যবহৃত বিকারকগুলির তুলনায় যথেষ্ট কম ব্যয়বহুল। জলীয় মাধ্যমে দস্তা এবং সিরিয়াম রেডক্স উভয়ের প্রতিক্রিয়ার উচ্চ মানের বিদ্যুদ্বাহক সম্ভাবনার কারণে, ওপেন-সার্কিট কোষের ভোল্টেজ 2.43 ভি পর্যন্ত বেশি। অন্যান্য প্রস্তাবিত রিচার্জেবল জলীয় প্রবাহ ব্যাটারি ব্যবস্থার মধ্যে, এই ব্যবস্থায় বৃহত্তম কোষের ভোল্টেজ রয়েছে এবং প্রতি বিদ্যুদ্বাহক অঞ্চলে এর শক্তির ঘনত্ব এইচ2-বিআর2 প্রবাহ ব্যাটারির পরে দ্বিতীয়। মিথেনেসল্ফোনিক অ্যাসিড সহায়ক তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসাবে ব্যবহৃত হয়, কারণ এটি দস্তা এবং সিরিয়াম উভয়ের উচ্চ ঘনত্বের অনুমতি দেয়; সংশ্লিষ্ট মিথেনেসল্ফোনেটগুলির দ্রবণীয়তা Zn-এর জন্য 2.1 মি, Ce (III)-এর জন্য 2.4 মি এবং Ce (IV)-এর জন্য 1.0 মি পর্যন্ত। মিথেনেসল্ফোনিক অ্যাসিড শিল্প বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রয়োগের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত এবং অন্যান্য সহায়ক তড়িৎবিশ্লেষ্যের সবুজ বিকল্প হিসাবে বিবেচিত হয়। জেডএন-সি ফ্লো ব্যাটারি এখনও উন্নয়নের প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে। প্রধান প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ হল ঋণাত্মক বিদ্যুদ্বাহকের অদক্ষতা এবং স্ব-স্রাব (হাইড্রোজেন বিবর্তনের মাধ্যমে Zn ক্ষয়) নিয়ন্ত্রণ করা। বাণিজ্যিক দিক থেকে, ব্যয়বহুল পিটি-টাই বিদ্যুদ্বাহকের প্রয়োজনীয়তা অন্যান্য আরএফবি-র তুলনায় সিস্টেমের মূলধন ব্যয় বাড়ায়। কোষের রসায়ন ঋণাত্মক বিদ্যুদ্বাহকে (অ্যানোড), দস্তা যথাক্রমে চার্জ এবং স্রাবের সময় কার্বন পলিমার বিদ্যুদ্বাহকের উপর ইলেক্ট্রোপ্লেট করা হয় এবং ছিঁড়ে ফেলা হয়। Zn2 + (aq) + 2e − Zn (s) (− 0.76 V বনাম SHE) ধনাত্মক বিদ্যুদ্বাহকে (ক্যাথোড) (টাইটানিয়াম ভিত্তিক উপকরণ বা কার্বন অনুভূত বিদ্যুদ্বাহক), Ce (III) জারণ এবং Ce (IV) হ্রাস যথাক্রমে চার্জ এবং স্রাবের সময় ঘটে। Ce4 + (aq) − e − Ce3 + (aq) (ca। 4 ভি বনাম এস. এইচ. ই) বড় কোষের ভোল্টেজের কারণে, হাইড্রোজেন (0 ভি বনাম এস. এইচ. ই) এবং অক্সিজেন (+ 1.23 ভি বনাম এস. এইচ. ই) ব্যাটারি পরিচালনার সময় পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হিসাবে তাত্ত্বিকভাবে বিকশিত হতে পারে (বিশেষ করে চার্জ করার সময়)। ধনাত্মক তড়িৎবিশ্লেষ্য হল সেরিয়াম (III) মিথেনেসল্ফোনেটের একটি দ্রবণ। ইতিহাস ও উন্নয়ন দস্তা-সিরিয়াম রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারি 2004 সালে ক্লার্ক এবং সহকর্মীদের দ্বারা প্রথম প্রস্তাবিত হয়েছিল, যা প্লুরিয়ন ইনকর্পোরেটেডের (ইউকে) মূল প্রযুক্তি। 2008 সালে, প্লুরিয়ন ইনকর্পোরেটেড একটি তারল্য সঙ্কটের সম্মুখীন হয় এবং 2010 সালে অবলুপ্তির অধীনে ছিল এবং 2012 সালে কোম্পানিটি আনুষ্ঠানিকভাবে ভেঙে দেওয়া হয়। যাইহোক, প্লুরিয়ন ইনকর্পোরেটেডের প্রাথমিক পেটেন্টে বর্ণিত পরীক্ষামূলক অবস্থা এবং চার্জ-ডিসচার্জ পারফরম্যান্সের তথ্য সীমিত। 2010-এর দশক থেকে, সাউদাম্পটন এবং স্ট্র্যাথক্লাইড বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা একটি দস্তা-সিরিয়াম রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারির তড়িৎরাসাযনিক বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্য চিহ্নিত করেছেন। 50 এমএ সেমি-2-এ চার্জ/স্রাব চক্রের সময়, দস্তা-সিরিয়াম রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারির কুলম্বিক এবং ভোল্টেজ দক্ষতা যথাক্রমে 92 এবং 68 শতাংশ বলে জানা গেছে। 2011 সালে, কার্বনের সংকুচিত টুকরোগুলি ব্যবহার করে কম অ্যাসিড ঘনত্বের তড়িৎবিশ্লেষ্যের উপর ভিত্তি করে একটি ঝিল্লিহীন (অবিভক্ত) দস্তা-সিরিয়াম ব্যবস্থার প্রস্তাব দেওয়া হয়েছিল। ডিসচার্জ সেল ভোল্টেজ এবং শক্তি দক্ষতা যথাক্রমে প্রায় 2.1 ভি এবং 75 শতাংশ বলে জানা গেছে। এই ধরনের অবিভক্ত বিন্যাসে (একক তড়িৎবিশ্লেষ্য বিভাগ), সেরিয়াম এবং অ্যাসিডের কম ঘনত্বে স্ব-স্রাব তুলনামূলকভাবে ধীর ছিল। দস্তা-সিরিয়াম রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারির প্রধান ইনস্টলেশন ছিল স্কটল্যান্ডের গ্লেনরোথেসে প্লুরিয়ন ইনক দ্বারা ইনস্টল করা> 2 কিলোওয়াট পরীক্ষার সুবিধা। বিরল আর্থ রিসোর্স ইউটিলাইজেশনের স্টেট কী ল্যাবরেটরি এবং চীনের জিয়াংসি ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজিতে সিরিয়াম রেডক্স বিক্রিয়ার গতিবিদ্যা বাড়ানোর উপায় হিসাবে ইতিবাচক অর্ধ-কোষের জন্য মিশ্র অ্যাসিড ইলেক্ট্রোলাইটের ব্যবহার তদন্ত করা হয়েছে। প্ল্যাটিনাম-ইরিডিয়াম আবরণগুলি ব্যাটারির জন্য ইতিবাচক বিদ্যুদ্বাহক হিসাবে সেরা কার্যকারিতা দেখিয়েছে, যখন প্ল্যাটিনাম বিদ্যুদ্বাহকের তুলনায় কম ব্যয়বহুল। সিস্টেমের চার্জ-ডিসচার্জ প্রাথমিকভাবে সিমুলেটেড করা হয়েছে। মিশ্র অ্যাসিডের উপর গবেষণা অব্যাহত রয়েছে এবং এটি দেখানো হয়েছে যে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের কম ঘনত্ব সিরিয়াম বিক্রিয়ার তড়িৎরাসায়ন প্রতিক্রিয়া উন্নত করতে পারে, যেখানে নাইট্রিক অ্যাসিড সংযোজনের নেতিবাচক ফলাফল ছিল। ধনাত্মক বিদ্যুদ্বাহক হিসাবে ক্রমানুসারে ছিদ্রযুক্ত কার্বন পরীক্ষাগার স্কেল পরীক্ষায় অনুভূত কার্বনের চেয়ে ভাল কার্যকারিতা অর্জন করেছে। একটি হাল কোষ ব্যবহার করে ঋণাত্মক বিদ্যুদ্বাহকের উপর দস্তা তড়িৎবিন্যাস অধ্যয়ন করা হয়েছে। কার্বন কাগজকে ধনাত্মক বিদ্যুদ্বাহকের বিকল্প উপাদান হিসাবেও অধ্যয়ন করা হয়েছে। গ্রাফিন অক্সাইড-গ্রাফাইট সংমিশ্রণগুলি ধনাত্মক তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্যে সিরিয়ামের বিক্রিয়ার জন্য আরও ভাল অনুঘটক বিদ্যুদ্বাহক উপাদান হিসাবে কিছু প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছে। একটি অনুরূপ সিরিয়াম-লিড আরএফবি প্রস্তাব করা হয়েছে। ইন্ডিয়াম-পরিবর্তিত বিদ্যুদ্বাহকগুলিকে প্রচলিত গ্রাফিত কার্বনের বিকল্প হিসাবে ঋণাত্মক বিদ্যুদ্বাহক হিসাবে প্রস্তাব করা হয়েছে। জেডএন-সি সিস্টেম সালফিউরিক অ্যাসিডের একটি ভাল বিকল্প হিসাবে অন্যান্য প্রবাহ ব্যাটারিতে এই অ্যাসিডের ব্যবহার চালু করেছে। একটি Zn-CE একক প্রবাহ কোষের জন্য কোষের সম্ভাব্যতা এবং বর্তমান ঘনত্বের মধ্যে সম্পর্ক অনুমান করা হয়েছে। এটি ব্যাটারি ভোল্টেজের তাপগতিবিদ্যা, গতিবিদ্যা এবং ওহমিক উপাদানগুলির অবদানকে যুক্তিসঙ্গত করার এবং আন্তঃ-তড়িৎ ব্যবধান বৃদ্ধির প্রভাব মূল্যায়ন করার অনুমতি দেয়। জেডএন-সিই ব্যাটারির উন্নয়ন পর্যালোচনা করা হয়েছে, পাশাপাশি শিল্প প্রয়োগের জন্য সিরিয়াম রূপান্তরের বৈদ্যুতিন রাসায়নিক প্রযুক্তি, যার মধ্যে রয়েছে শক্তি সঞ্চয়, পারমাণবিক দূষণমুক্তকরণ, পরোক্ষ জৈব সংশ্লেষণ, বিপজ্জনক জৈব পদার্থ ধ্বংস এবং গ্যাস স্ক্রাবিং। আরও দেখুন এনার্জি স্টোরেজ লোড ব্যালেন্সিং ফ্লো ব্যাটারি রিচার্জেবল ব্যাটারি ব্যাটারি (বিদ্যুৎ) ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেল ব্যাটারির প্রকারের তালিকা রেফারেন্স সাউদাম্পটন বিশ্ববিদ্যালয় গবেষণা প্রকল্পঃ জিঙ্ক-সিরিয়াম রিডক্স ফ্লো সেল ব্যাটারি ইউ. এস. ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জির ফ্লো সেল ফর এনার্জি স্টোরেজ ওয়ার্কশপ ব্যাটারি প্রকার ফ্লো ব্যাটারি