ہندوستانی سائنسدانوں نے سورج کی روشنی سے چارج ہونے والا  آلہ تیار کیا

نئی دہلی : سائنسدانوں نے ایک جدید سورج کی روشنی سے چلنے والا سپر کیپیسٹر تیار کیا ہے جسے فوٹو کیپیسٹر کہا جاتا ہے، جو ایک ہی مربوط آلہ میں شمسی توانائی کو قابو پانے اور ذخیرہ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

یہ صاف اور خود کفیل توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی طرف ایک قابل ذکر قدم ہو سکتا ہے جو قابل حمل ( پورٹیبل) ، پہننے کے قابل اور آف گرڈ ٹیکنالوجیز کے لیے موثر ، کم لاگت اور ماحول دوست بجلی کے حل کی راہ ہموار کرتا ہے ۔

روایتی طور پر، شمسی توانائی کے نظام دو الگ الگ یونٹوں توانائی حاصل کرنے کے لیے سولر پینلوں اور توانائی ذخیرہ کرنے کے لیے بیٹریاں یا سپر کیپیسٹرز پر منحصر ہوتے ہیں۔ اگرچہ ایسے ہائبرڈ نظام بڑے شمسی فارم سے لے کر قابلِ حمل الیکٹرانکس تک وسیع پیمانے پر استعمال کیے جاتے ہیں، یہ توانائی حاصل کرنے والے آلے اور ذخیرہ کرنے والے یونٹ کے درمیان وولٹیج اور کرنٹ کے فرق کو منظم کرنے کے لیے اضافی پاور مینجمنٹ الیکٹرانکس پر انحصار کرتے ہیں۔ یہ ضرورت نظام کی پیچیدگی، لاگت، توانائی کے نقصانات، اور آلے کے سائز میں اضافہ کرتی ہے، جو خاص طور پر چھوٹے اور خود مختار آلات کے لیے نقصان دہ ثابت ہوتی ہے۔

یہ نیا فوٹو-ریچارج ایبل (روشنی سے خود چارج ہونے والا)سپر کیپیسٹر ہندستان حکومت کے محکمہ سائنس و ٹیکنالوجی(ڈی ایس ٹی ) کے تحت خود مختار ادارہ سینٹر فار نینو اینڈ سافٹ میٹر سائنسز (سی ای این ایس)، بنگلور نے تیار کیا ہے۔ یہ ایک مربوط آلہ ہے جو سورج کی روشنی کو براہِ راست برقی توانائی میں تبدیل کرنے اور اسے بعد میں استعمال کے لیے ذخیرہ کرنے کے عمل کو یکجا کرتا ہے، جس سے ڈیزائن آسان ہوتا ہے اور تبدیلی اور ذخیرہ کاری کے دوران توانائی کے نقصانات کم ہو جاتے ہیں۔

ڈاکٹر کویتا پانڈے کی رہنمائی میں، اس میں نِکل-کوبالٹ آکسائیڈ (این آئی سی او 2 او 4) نینو وائرز کو بغیر بائنڈر کے استعمال کرنے کی اختراع شامل کی گئی، جو آسان سیٹو ہائیڈرو تھرمل عمل کے ذریعے نِکل فوم پر یکساں طور پر اگائی گئی ہیں۔

یہ نینو وائرز، جو صرف چند نینو میٹر موٹائی کے اور کئی مائیکرو میٹر لمبائی کے ہیں، ایک انتہائی سوراخ دار اور برقی طور پر ہموار ۳ ڈی نیٹ ورک تشکیل دیتے ہیں جو سورج کی روشنی کو مؤثر طریقے سے جذب کرتا ہے اور برقی چارج کو ذخیرہ کرتا ہے۔ یہ منفرد ساخت اس مواد کو ایک ہی وقت میں شمسی توانائی حاصل کرنے والے آلے اور سپر کیپیسٹر الیکٹروڈ کے طور پر کام کرنے کی اجازت دیتی ہے۔

جب اس کا تجربہ کیا گیا، تو NiCo2O4 الیکٹروڈ (برقی رابطہ)نے روشنی کے تحت قابلِ ذکر 54 فیصد اضافہ دکھایا، جس سے اس کی بر قی صلاحیت 570 سے بڑھ کر 880 mF cm⁻² تک پہنچ گئی، موجودہ کثافت 15 mA cm⁻² پر۔ یہ غیر معمولی کارکردگی نینو وائر نیٹ ورک میں روشنی سے پیدا ہونے والے چارج کی موثر پیداوار اور منتقلی کی بدولت ممکن ہوئی۔ 10,000 چارج-ڈسچارج سائیکلز کے بعد بھی، برقی رابطہ (الیکٹروڈ )نے اپنی اصل صلاحیت کا 85 فیصد برقرار رکھا، جو عملی استعمال کے لیے اس کی طویل مدتی استحکام کو ظاہر کرتا ہے۔

حقیقی دنیا میں اس کے استعمال کی جانچ کے لیے، محققین نے ایک غیر متوازن فوٹو-سپر کیپیسٹر تیار کیا جس میں فعال کاربن کو منفی برقی رابطہ (الیکٹروڈ) اور NiCo2O4 نینو وائرز کو مثبت الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کیا گیا۔ اس آلے نے مستحکم آؤٹ پٹ وولٹیج 1.2 وولٹ فراہم کی، 1,000 فوٹو چارجنگ سائیکلز کے بعد بھی اپنی برقی گنجائش کا 88 فیصد برقرار رکھا، اور مختلف سورج کی روشنی کی شدت میں مؤثر طریقے سے کام کیا، کم اندرونی روشنی سے لے کر 2 سورج کی شدت تک۔ یہ استحکام ظاہر کرتا ہے کہ نینو وائر کی ساخت طویل مدت تک استعمال کے دوران میکانیکی اور برقی کیمیائی دباؤ برداشت کر سکتی ہے۔

سورج کی روشنی حاصل کرنے اور توانائی ذخیرہ کرنے کے عمل کو ایک ہی آلے میں یکجا کر کے، ٹیم نے خود چارج ہونے والے توانائی نظام تیار کیے جو کسی بھی جگہ، یہاں تک کہ دور دراز علاقوں میں بھی، جہاں بجلی کے گرڈ تک رسائی نہیں ہے، مؤثر طریقے سے کام کر سکتے ہیں۔

ایسی ٹیکنالوجی جیواشم ایندھن( فوسل فیولز )اور روایتی بیٹریوں پر انحصار کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے اور ایک پائیدار اور ماحول دوست توانائی کے مستقبل کی راہ ہموار کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، محققین نے ایک نظریاتی مطالعہ بھی کیا تاکہ یہ سمجھا جا سکے کہ NiCo2O4 نینو وائر سسٹم اتنی مؤثر کارکردگی کیوں دکھاتا ہے۔

مطالعے سے یہ معلوم ہوا کہ کوبالٹ آکسائیڈ کے فریم ورک میں نکل کی جگہ لینے سے بینڈ گیپ تقریباً 1.67 ای وی تک کم ہو جاتی ہے اور نصف دھات نما رویہ پیدا ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ مواد ایک قسم کے الیکٹران اسپن کے لیے سیمی کنڈکٹر کے طور پر کام کرتا ہے جبکہ دوسری قسم کے لیے دھات نما رہتا ہے۔ یہ ایک نایاب دوہری خصوصیت ہے جو تیز تر چارج ٹرانسپورٹ اور زیادہ برقی موصلیت کو ممکن بناتی ہے۔ اس طرح کی اسپن پر مبنی موصلیت فوٹو-اسسٹڈ چارج ذخیرہ کرنے والی ایپلی کیشنوں کے لیے خاص طور پر قیمتی ہے۔

شمسی روشنی حاصل کرنے اور چارج ذخیرہ کرنے کے عمل کو ایک ہی ڈھانچے میں یکجا کرنا پائیدار توانائی کی تحقیق میں ایک دیرینہ مقصد رہا ہے۔

یہ مطالعہ مواد کی تحقیق میں تجرباتی اور نظریاتی بصیرت کے درمیان ہم آہنگی کو بھی ظاہر کرتا ہے۔ جہاں تجربات نے بڑھتی ہوئی برقی گنجائش اور استحکام کی تصدیق کی، وہیں نظریاتی سمیولیشنز نے ان بہتریوں کے پیچھے موجود ایٹمی سطح کے میکانزم کو ظاہر کیا۔ یہ دونوں مل کر ایک جامع فہم فراہم کرتے ہیں کہ کس طرح نینو ساختہ مواد روشنی پر ردعمل کرنے والی توانائی ذخیرہ کاریکے لیے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

یہ کام، جو جو سسٹین ایبل انرجی اینڈ فیولز (رائل سوسائٹی آف کیمسٹری جریدہ) میں شائع ہوا، ایک نئی قسم کے اسمارٹ، روشنی سے خود چارج ہونے والے توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات متعارف کرواتا ہے۔ مجموعی طور پر، یہ تحقیق قابلِ تجدید توانائی کے ذخیرہ کاری میں ایک نیا تصور پیش کرتی ہے۔ مزید ترقی کے ساتھ، ایسے نظام ہندستان کے صاف توانائی کے اہداف کے حصول میں اہم کردار ادا کر سکتے ہیں اور دنیا بھر میں اسی نوع کی اختراعات کو متاثر کر سکتے ہیں۔