எந்த பேட்டரியின் உயிர்நாடியும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகும். நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைகளுக்கு இடையே நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தனிமங்கள் (கேஷன்கள்) பெருமளவில் இடம்பெயரும் ஊடகம் இது. இதன் மூலம், பேட்டரிகள் ஆற்றலை வழங்கவும், ஆற்றலைச் சேமிக்க சார்ஜ் செய்யவும் வெளியேற்றப்படுகின்றன. விஞ்ஞானிகள் இதை மின் வேதியியல் செயல்முறை என்று அழைக்கிறார்கள்.
எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பல்வேறு மின்வேதியியல் செயல்முறைகளின் வளர்ச்சிக்கும் மையமாக உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, இரும்புத் தாதுவை சுத்திகரிக்கப்பட்ட இரும்பு உலோகம் அல்லது இரும்பு உலோகக் கலவைகளாக மாற்றுவதற்கு அவை பயன்படுத்தப்படலாம். தீவிர இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் எலக்ட்ரோலைட் நிலையானதாக இருக்க வேண்டும் மற்றும் ஆற்றல் செயல்திறனைக் குறைக்கும் பக்க எதிர்வினைகளைத் தவிர்க்க வேண்டும் என்பது ஒரு சவால். பலன் என்னவெனில், அத்தகைய செயல்முறையானது எஃகு உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றல்-தீவிர குண்டு வெடிப்பு உலைகளை அகற்றி அதன் மூலம் கிரீன்ஹவுஸ் வாயு வெளியேற்றத்தைக் குறைக்கும்.
Electrosynthesis (C-STEEL) மூலம் எஃகு மின்மயமாக்கலுக்கான புதிய மையத்தின் நோக்கம் இதுவாகும், இது எரிசக்தித் துறையின் (DOE) நிதியுதவி மற்றும் DOE இன் ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தின் தலைமையிலான ஆற்றல் எர்த்ஷாட் ஆராய்ச்சி மையம் ஆகும்.
சமீபத்திய விஞ்ஞான ஆய்வுக் கட்டுரையில், ஆர்கோன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் எந்தவொரு மின்வேதியியல் செயல்முறைக்கும் புதிய தலைமுறை எலக்ட்ரோலைட்டுகளை வடிவமைப்பதற்கான ஒரு புதுமையான அணுகுமுறையைப் புகாரளிக்கின்றனர். “இந்த அணுகுமுறையின் மூலம், விஞ்ஞானிகள் மின்சார வாகன பேட்டரிகள் மட்டுமின்றி, எஃகு, சிமெண்ட் மற்றும் பல்வேறு இரசாயனங்களின் டிகார்பனைஸ்டு உற்பத்திக்கும் எலக்ட்ரோலைட்களை உருவாக்க முடியும்” என்று ஆர்கோனின் பொருள் விஞ்ஞானியும் சி-ஸ்டீலின் துணை இயக்குநருமான ஜஸ்டின் கானல் கூறினார். .
மின்சார வாகன பேட்டரிகளுக்கான எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பொதுவாக ஒரு திரவ கரைப்பானில் கரைக்கப்பட்ட உப்பால் ஆனவை. உதாரணமாக, சோடியம் குளோரைடு ஒரு பொதுவான உப்பு, மற்றும் நீர் ஒரு பொதுவான கரைப்பான். உப்பு எலக்ட்ரோலைட்டுக்கு கேஷன்கள் மற்றும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தனிமங்கள் (அனான்கள்) இரண்டையும் வழங்குகிறது — பொதுவான உப்பின் விஷயத்தில் குளோரின். பேட்டரிகளில், உப்பு மற்றும் கரைப்பான் கலவைகள் அதை விட மிகவும் சிக்கலானவை, ஆனால் அவற்றின் செயல்பாட்டின் திறவுகோல் என்னவென்றால், எலக்ட்ரோலைட் சார்ஜ் நடுநிலையானது, ஏனெனில் அயனிகள் மற்றும் கேஷன்களின் எண்ணிக்கை சமநிலையில் உள்ளது.
வெவ்வேறு செறிவுகளில் ஒற்றை உப்பைப் பயன்படுத்தி கரைப்பானை வெவ்வேறு கலவைகளுக்கு மாற்றுவதில் கடந்தகால ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்துகிறது. “எங்கள் பார்வையில், மேம்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு முன்னோக்கி செல்லும் சிறந்த பாதை முக்கியமாக உப்புக்கான வெவ்வேறு அயனிகள் வழியாகும்” என்று கானெல் கூறினார். “அயனி வேதியியலை மாற்றுவது அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட மின்வேதியியல் செயல்முறைகள் மற்றும் நீண்ட கால எலக்ட்ரோலைட் ஆகிய இரண்டிற்கும் வழிவகுக்கும்.”
இன்று பெரும்பாலான எலக்ட்ரோலைட்டுகளில், மின்முனைகளுக்கு இடையில் நகரும் போது கரைப்பான் வேலை செய்யும் கேஷன் சுற்றி வருகிறது. மின்சார வாகனங்களுக்கான வழக்கமான லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில், ஒரு உதாரணம், அந்த கேஷன் லித்தியமாக இருக்கும்; மற்றும் அயனி, ஒரு புளோரின் பாஸ்பேட் (PF6)
வெவ்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு புதிய எலக்ட்ரோலைட்டுகளை வடிவமைக்க, ஆர்கோன் குழு எலக்ட்ரோலைட்டில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வெவ்வேறு அனான்களுடன் வேலை செய்யும் கேஷன்களை இணைக்கிறது. அயனிகள் கேஷன் சுற்றி கரைப்பான் பகுதி அல்லது முழுமையாக பதிலாக போது, விஞ்ஞானிகள் தொடர்பு அயன் ஜோடிகள் என்று குறிப்பிடுகின்றனர்.
இருப்பினும், எண்ணற்ற தொடர்பு அயன் இணைப்புகளுடன், ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டில் வேலை செய்யும் கேஷன்களுடன் அயனிகளின் சிறந்த பொருத்தத்தை எவ்வாறு அடையாளம் காண முடியும்? அந்த முடிவுக்கு, குழு இயந்திர கற்றல் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவைப் பயன்படுத்தி கணக்கீடுகளால் நிரப்பப்பட்ட சோதனைகளைத் தொடர்கிறது.
சி-ஸ்டீலின் ஒரு பகுதியாக எஃகு தயாரிப்பின் தேவைகளுக்கு ஏற்ற எலக்ட்ரோலைட்டுக்கான சிறந்த தொடர்பு அயன் ஜோடிகளை வழங்கும் வடிவமைப்புக் கொள்கைகளின் தொகுப்பை உருவாக்குவதே இதன் நோக்கமாகும். “இந்தக் கொள்கைகளை மனதில் கொண்டு, எஃகுக்கு இரும்பை உருவாக்குவதற்கான மிகவும் திறமையான செயல்முறையை வழங்கும் ஒரு மலிவு, நீண்ட கால எலக்ட்ரோலைட்டைக் கண்டுபிடிப்போம் என்று நம்புகிறோம்” என்று கானல் கூறினார்.
இதே கொள்கைகள் மற்ற டிகார்பனைஸ் செய்யப்பட்ட மின்வேதியியல் செயல்முறைகளுக்கும், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் மற்றும் அதற்கு அப்பாலும் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கும் பொருந்தும்.
இந்த ஆராய்ச்சியை DOE அடிப்படை ஆற்றல் அறிவியல் அலுவலகம் மற்றும் ஆர்கோனில் உள்ள ஆய்வக இயக்கிய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டுத் திட்டம் ஆதரிக்கிறது. இந்த தலைப்பில் ஒரு கட்டுரை CHEM இல் வெளியிடப்பட்டது. கானெல் தவிர, ஆசிரியர்களில் ஸ்டீபன் இலிக் மற்றும் சிட்னி லாவன் ஆகியோர் அடங்குவர்.