शोधकर्ताओं ने आयोडीन की सीमाओं को पार करने के लिए एक नया Zn-I₂ बैटरी डिज़ाइन विकसित किया है, जिसमें Zn-SA-MoC/NCFs का उपयोग करते हुए उच्च क्षमता (230.6 mAh g⁻¹) और दीर्घायु (20,000 चक्रों के बाद 90% क्षमता संरक्षण) प्राप्त किया है.
जल आधारित जिंक-आयन बैटरियां (ZIBs) अपनी उच्च सुरक्षा, कच्चे माल की व्यापक उपलब्धता और पर्यावरणीय संगतता के कारण महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित कर रही हैं. आयोडीन, जो समुद्र के पानी में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है (55 μg L−1), अपनी उच्च सैद्धांतिक क्षमता (211 mAh g−1) और उपयुक्त रेडॉक्स संभावन (0.54 V) के कारण जिंक-आयोडीन बैटरियों में उपयोग के लिए महत्वपूर्ण संभावनाएँ रखता है.
हालाँकि, आयोडीन की कम विद्युत चालकता ऊर्जा भंडारण के दौरान कुशल रेडॉक्स रूपांतरण को सीमित करती है. इसके अलावा, घुलनशील पॉलीआयोडाइड्स का निर्माण जिंक एनोड पर स्थानांतरित हो सकता है, जिससे क्षमता में गिरावट और जिंक की जंग हो सकती है.
प्रमुख चुनौतियों का समाधान: नवोन्मेषी सामग्री डिज़ाइन
Zn-I₂ बैटरियों में मौजूदा समस्याओं को हल करने के लिए, शोध दल ने मोलिब्डेट आयनों को ज़ियोलीटिक इमिडाजोलेट फ्रेमवर्क-8 (ZIF-8) में संलग्न करने के लिए वर्षण विधि प्रस्तुत की, इसके बाद इलेक्ट्रोस्पिनिंग और कैल्सिनेशन की प्रक्रिया अपनाई, जिससे Zn एकल परमाणु साइट्स और मोलिब्डेनम कार्बाइड क्लस्टर (Zn-SA-MoC/NCFs) वाले स्वतंत्र रूप से खड़े हुए छिद्रित कार्बन फाइबर बने.
सुविधाजनक द्रव्य स्थानांतरण के लिए श्रेणीबद्ध छिद्रित कार्बन ढांचे के साथ, मोलिब्डेनम कार्बाइड्स के एकल परमाणु उत्प्रेरकों के साथ एकीकरण आयोडीन प्रजातियों को अवशोषित करने की क्षमता को बढ़ाने और चार्ज वितरण को अनुकूलित करके उत्प्रेरक क्रियावली को संशोधित करने की उम्मीद करता है. इस प्रकार, संयोजित Zn-I₂ बैटरियां 0.5 C (1 C= 0.211 mA cm−2) की वर्तमान घनता पर 230.6 mAh g−1 की बड़ी विशिष्ट क्षमता और 20,000 चक्रों के बाद 90% क्षमता संरक्षण प्रदर्शित करती हैं.
उन्नत इलेक्ट्रोकैटालिसिस और व्यापक प्रभाव
Zn-SA के साथ MoC क्लस्टरों के समावेशन द्वारा बढ़ी हुई इलेक्ट्रोकैटालिसिस की मौलिक समझ के साथ, होस्ट और आयोडीन प्रजातियों के बीच इलेक्ट्रॉनिक संरचना के मॉड्यूलन पर अध्ययन ने उच्च प्रदर्शन वाली Zn-I₂ बैटरियों और इसके परे के लिए बुनियादी सिद्धांतों को प्रदर्शित किया.
यह अध्ययन पहला है जो MoC क्लस्टरों की इलेक्ट्रोकैटालिटिक क्रियावली को Zn-N4 साइट्स के समावेशन द्वारा आयोडीन रेडॉक्स प्रतिक्रिया के लिए नियंत्रित करने का प्रदर्शन करता है. इलेक्ट्रॉनिक संरचना विनियमन रणनीति उन्नत आयोडीन उत्प्रेरकों के निर्माण और उनकी बैटरी प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए मजबूत मार्गदर्शन प्रदान करती है.
अगली पीढ़ी की Zinc-I2 बैटरियां: उच्च क्षमता और दीर्घकालिक स्थायित्व का संगम
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Re: अगली पीढ़ी की Zinc-I2 बैटरियां: उच्च क्षमता और दीर्घकालिक स्थायित्व का संगम
नई Zinc-I2 बैटरियां ज्यादा पावर और लंबे समय तक चलने वाली हैं, जो ऊर्जा भंडारण में बड़ा बदलाव ला सकती हैं। इन बैटरियों की पावर ज्यादा होगी, जिससे गैजेट्स और वाहनों की बैटरी लाइफ बढ़ेगी। साथ ही, ये बैटरियां ज्यादा टिकाऊ होंगी, जिससे इन्हें बार-बार बदलने की जरूरत नहीं पड़ेगी और उपयोगकर्ताओं को फायदा होगा।