ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, লস অ্যাঞ্জেলেসের (ইউসিএলএ) গবেষকরা শক্তি সঞ্চয় প্রযুক্তিতে এক অভাবনীয় সাফল্য অর্জন করেছেন। রিচার্ড কানার এবং মাহের এল-কাদির নেতৃত্বে একটি দল ৩ডি-প্রিন্টিং পদ্ধতিতে তৈরি ইলেকট্রোডযুক্ত একটি জিঙ্ক-আয়ন হাইব্রিড ব্যাটারি উদ্ভাবন করেছেন, যা বর্তমানে বিদ্যমান সমমানের সিস্টেমগুলোর তুলনায় সাত গুণ বেশি শক্তি সঞ্চয় করতে পারে।
‘স্মল’ (Small) সাময়িকীতে প্রকাশিত এই গবেষণার মূল নেতৃত্বে ছিলেন ইউসিএলএ থেকে সম্প্রতি পিএইচডি ডিগ্রি অর্জনকারী সোফিয়া উয়েমুরা। এই গবেষণার প্রধান উদ্ভাবন হলো আল্ট্রাভায়োলেট লেজার ব্যবহার করে ৩ডি-প্রিন্টিং প্রযুক্তি, যার মাধ্যমে মৌচাকের মতো ছিদ্রযুক্ত একটি কার্বন ইলেকট্রোড তৈরি করা সম্ভব হয়েছে। এরপর এই ইলেকট্রোডটি ভ্যানাডিয়াম অক্সাইড দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয়—যা অত্যন্ত দক্ষতার সাথে চার্জ সঞ্চয় করতে সক্ষম। এই কম্পোজিট উপাদানের মাত্র এক গ্রামের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল প্রায় দশটি টেনিস কোর্টের সমান, যা ইলেকট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার জন্য বিশাল একটি ক্ষেত্র প্রদান করে।
ডিভাইসটি একটি হাইব্রিড হিসেবে কাজ করে এবং শক্তি সঞ্চয়ের দুটি পদ্ধতিকে একত্রিত করে: একটি ইলেকট্রোডে প্রথাগত ব্যাটারির মতো জিঙ্ক আয়নের ইন্টারক্যালেশন ঘটে এবং অন্যটিতে সুপারক্যাপাসিটরের মতো ডাবল ইলেকট্রিক লেয়ারে চার্জ জমা হয়। এই সমন্বয়টি চার্জিং বা ডিসচার্জিংয়ের গতিতে কোনো প্রভাব না ফেলেই উচ্চ শক্তি ঘনত্ব অর্জনে সহায়তা করে। বিশেষ ডিজাইনের ৩ডি-প্রিন্টেড টেস্ট সেলে ১,৫০০ বার চার্জ-ডিসচার্জের পরও সাধারণ কার্বন ইলেকট্রোডগুলো ৯৮% সক্ষমতা ধরে রাখতে পেরেছে, যেখানে সাধারণ উন্মুক্ত ব্যবস্থায় একশ চক্রের আগেই এগুলো অকেজো হয়ে পড়ে।
ইলেকট্রোডের বিশাল ছিদ্রযুক্ত গঠন একটি জটিল সমস্যার সমাধান করে: এটি বিক্রিয়ার জন্য উন্মুক্ত পৃষ্ঠতলের পরিমাণ বাড়ায় এবং ইলেকট্রোডের পুরুত্ব বৃদ্ধি না করেই এতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে ভ্যানাডিয়াম অক্সাইড সক্রিয় উপাদান ব্যবহার করা সম্ভব করে। গবেষকরা আরও একটি উদ্ভাবনী ৩ডি-প্রিন্টেড টেস্ট এলিমেন্ট তৈরি করেছেন, যাতে একটি সিল করা ঢাকনা এবং ইলেকট্রোডগুলোর মধ্যে নির্দিষ্ট দূরত্ব বজায় রাখার ব্যবস্থা রয়েছে—এটি অধিকাংশ গবেষণাগারে ব্যবহৃত বীকারে ইলেকট্রোলাইট ঢালার মান্ধাতা আমলের পদ্ধতির চেয়ে অনেক বেশি নির্ভরযোগ্য এবং নির্ভুল ফলাফল প্রদান করে।
যদিও ফলাফলগুলো বর্তমানে গবেষণাগার পর্যায়ে সীমাবদ্ধ এবং পূর্ণাঙ্গ ব্যাটারি মডিউল এখনও তৈরি হয়নি, তবুও এই আবিষ্কারের সম্ভাবনা অপরিসীম। জিঙ্ক লিথিয়ামের তুলনায় প্রায় একশ গুণ বেশি সহজলভ্য, এটি অনেক সাশ্রয়ী এবং উত্তোলন ও রিসাইকেল করাও অনেক সহজ—যা সৌর ও বায়ু বিদ্যুৎ কেন্দ্রের স্থবির শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার জন্য এই প্রযুক্তিকে আকর্ষণীয় করে তোলে। গ্রিড-পর্যায়ে এটি ব্যবহারের জন্য কিছু ব্যবহারিক ও অর্থনৈতিক বাধা অতিক্রম করতে হবে: যার মধ্যে রয়েছে ৩ডি-প্রিন্টিং প্রক্রিয়ার স্কেলিং, তাপমাত্রার তারতম্যসহ বাস্তব পরিস্থিতিতে উপাদানের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব এবং বাণিজ্যিক উৎপাদনে প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টার খরচ কমানো।
এই আবিষ্কারটি দেখায় যে কীভাবে উন্নত উৎপাদন প্রযুক্তি (৩ডি-প্রিন্টিং), উপাদান বিজ্ঞান (ছিদ্রযুক্ত কার্বন কাঠামোয় ভ্যানাডিয়াম অক্সাইড) এবং ইলেকট্রোকেমিক্যাল ডিজাইনের (হাইব্রিড ব্যাটারি-সুপারক্যাপাসিটর) সংমিশ্রণ শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার সক্ষমতাকে আমূল বদলে দিতে পারে। ল্যাবরেটরির এই সাফল্যকে শিল্প উৎপাদন ও গ্রিড নেটওয়ার্কে কার্যকর করার পথে এটি একটি অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।
