பாதுகாப்பான, திறன்மிக்க சேமிப்புக்காக 90°C ஹைட்ரஜன் மின்கலத்தை உருவாக்கிய ஜப்பான்

90°C ஹைட்ரஜன் மின்கலம் ஏன் இப்போது முக்கியம்

ஜப்பானில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள், சுமார் 90°C அல்லது 194°F வெப்பநிலையில் ஹைட்ரஜனைச் சேமித்து வெளியிடும் ஹைட்ரஜன் மின்கலத்தை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளனர். மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடை அடிப்படையாகக் கொண்ட திட ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்குப் பொதுவாகத் தேவைப்படும் 300 முதல் 400°C வெப்பநிலையைவிட இது மிகவும் குறைவு. ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் அமைப்பின் மிகக் கடினமான அம்சமான நம்பகமான, பாதுகாப்பான, திறன்மிக்க, மீள்தன்மை கொண்ட சேமிப்புச் சிக்கலுக்கு இந்தக் கண்டுபிடிப்பு தீர்வளிக்கிறது. சயின்ஸ் டோக்கியோவின் அனைத்துத் திடநிலை மின்கல ஆராய்ச்சி மையத்தைச் சேர்ந்த டாக்டர் தகாஷி ஹிரோஸ் தலைமையிலான குழு, உதவிப் பேராசிரியர் நவோகி மட்சுய் மற்றும் நிறுவனப் பேராசிரியர் ரியோஜி கன்னோவுடன் இணைந்து இந்த முன்னேற்றத்தை 2025 செப்டம்பர் 18 தேதியிட்ட Science இதழில் தெரிவித்துள்ளது.

பயன்படுத்தும் இடத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடை வெளியிடாமல், வெவ்வேறு நேரங்களுக்கும் இடங்களுக்கும் இடையே ஆற்றலைக் கொண்டு செல்ல ஹைட்ரஜன் உதவும். ஆனால் அதைச் சேமிப்பது நீண்டகாலச் சிக்கலாக இருந்து வருகிறது. அழுத்தப்பட்ட வாயுவை வைத்திருக்கும் தொட்டிகள் கனமானவை, விலை உயர்ந்தவை; திரவ ஹைட்ரஜனுக்கு மைனஸ் 253°Cக்கு அருகிலான மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது. நீரின் கொதிநிலைக்கு அருகிலேயே இயங்கும் நடைமுறைக்கு ஏற்ற திடச் சேமிப்பு அமைப்பு, வாகனங்கள், தொழிற்சாலைகள், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் சேமிப்பு ஆகியவற்றின் வடிவமைப்புத் தேர்வுகளை மாற்றக்கூடும். இந்தப் புதிய மின்கலத்தில் மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு சேமிப்புப் பொருளாகவும், ஹைட்ரைடு அயன்களைக் கடத்தும் சிறப்பு திட மின்பகுளி (solid electrolyte) ஒன்றும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதனால் நடைமுறை உபகரணங்களால் கையாளக்கூடிய வெப்பநிலையில் முழுத் திறனுடன் மீண்டும் மீண்டும் மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கம் செய்ய முடிகிறது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கியது என்ன

இந்தச் சாதனம், ஹைட்ரஜனைச் செயலில் பங்கேற்கும் மின்னூட்டக் கடத்தியாகக் கருதும் மின்வேதியியல் மின்கலம் ஆகும். MgH2 எனக் குறிப்பிடப்படும் மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு, ஹைட்ரஜன் சேமிக்கப்படும் எதிர்முனையாகச் செயல்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் வாயு நேர்முனையாக உள்ளது. இவ்விரண்டுக்கும் இடையில், அறை வெப்பநிலையில்கூட ஹைட்ரைடு அயன்களை வேகமாகக் கடத்தும் வகையில் புதிதாக வடிவமைக்கப்பட்ட திட மின்பகுளி அமைந்துள்ளது. Ba0.5Ca0.35Na0.15H1.85 என்ற கலவையைக் கொண்ட இந்த மின்பகுளி, அதிவேக அயனிக் கடத்தல் பண்புக்குப் பெயர்பெற்ற anti alpha AgI வகை படிகக் கட்டமைப்பைக் கொண்டது. இதனால் ஹைட்ரைடு அயன்கள் திடப்பொருளின் வழியே தடையின்றி நகர முடிகிறது.

மின்கலம் மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கம் செய்வது எப்படி

மின்னேற்றத்தின்போது, எதிர்முனையில் உள்ள MgH2-இலிருந்து ஹைட்ரைடு அயன்கள் வெளியேறுகின்றன. அவை திட மின்பகுளி வழியாக ஹைட்ரஜன் மின்முனையை நோக்கி நகர்ந்து, அங்கு ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகின்றன. மின்னிறக்கத்தின்போது, நேர்முனையில் உள்ள ஹைட்ரஜன் வாயு ஒடுக்கமடைந்து ஹைட்ரைடு அயன்களாக மாறுகிறது. இந்த அயன்கள் மின்பகுளி வழியாக மீண்டும் எதிர்முனைப் பக்கத்துக்குச் சென்று, மெக்னீசியத்துடன் வினைபுரிந்து MgH2-ஐ மீண்டும் உருவாக்குகின்றன. இந்தச் செயல்முறை முழுமையாக மீள்தன்மை கொண்டது. எனவே, மிக அதிக வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தாமல், சுமார் 90°C வெப்பநிலையில் அதே பொருள் ஹைட்ரஜனைத் திரும்பத் திரும்பச் சேமித்து வெளியிட முடியும்.

மின்வேதியியல் அடிப்படையில், இந்த மின்கலம் வழக்கமான எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே பங்கேற்கும் செயல்முறைக்குப் பதிலாக, ஹைட்ரஜனும் நேரடியாகப் பங்கேற்கும் முறையைப் பயன்படுத்துகிறது. மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கத்தின்போது செலுத்தப்படும் மின்னழுத்தமும் மின்னோட்டமும் ஹைட்ரைடு அயன்களின் நகர்வை இயக்குகின்றன. இந்தக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறை, பல வெப்பச் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்குத் தேவைப்படும் அதிகப்படியான வெப்ப உள்ளீட்டை மாற்றுகிறது. இதனால் ஆற்றல் இழப்புகள் குறைந்து, அமைப்பின் வடிவமைப்பும் எளிமையாகிறது.

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு ஏன் கடினம்

அழுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன் தொட்டிகள் பெரும்பாலும் 350 முதல் 700 bar வரையிலான அழுத்தத்தில் இயங்குகின்றன. வாயுவை அழுத்துவதற்கான ஆற்றல் செலவு ஒட்டுமொத்தத் திறனைக் குறைக்கிறது; நகர்த்திப் பயன்படுத்தும் எந்தச் சாதனத்திலும் தொட்டிகள் எடையையும் செலவையும் கூட்டுகின்றன. திரவ ஹைட்ரஜனுக்கு பெரிய தொட்டிகள் தேவையில்லை என்றாலும், அதற்கும் தனித்த சவால்கள் உள்ளன. ஹைட்ரஜனைத் திரவமாக்க 21 K-க்கும் கீழே குளிர்விக்க வேண்டும்; இதற்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் குளிரூட்டும் உபகரணங்கள் அவசியம். குறிப்பாக வெப்பமான சூழல்களிலும் நீண்ட நேரம் பயன்படுத்தும்போதும், ஆவியாதல் இழப்புகள் தொடர்ச்சியான சவாலாக உள்ளன.

திடப் பொருட்கள் மற்றொரு வழியை வழங்குகின்றன. குறைந்த அழுத்தத்தில், குறைந்த இடத்தில் அதிக ஹைட்ரஜனை அவை வைத்திருக்க முடியும். அதிகம் ஆய்வு செய்யப்பட்ட பல ஹைட்ரைடுகள் மிக உயர்ந்த வெப்பநிலையில் மட்டுமே ஹைட்ரஜனை வெளியிடுகின்றன. இதற்கான வெப்ப உள்ளீடு அமைப்புகளைச் சிக்கலாக்கி, மொத்தச் சுற்றுத் திறனைக் குறைக்கிறது. திரவ மின்பகுளிகளைப் பயன்படுத்தும் குறைந்த வெப்பநிலை மின்வேதியியல் அணுகுமுறைகளும் சிரமங்களைச் சந்தித்துள்ளன. லித்தியம் அல்லது சோடியம் மின்கலங்களுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட திரவங்களில் ஹைட்ரைடு அயன்கள் நன்றாக நகர்வதில்லை என்பதால், நடைமுறையில் கிடைக்கும் கொள்ளளவு திடப் பொருட்கள் கோட்பாட்டளவில் சேமிக்கக்கூடிய அளவைவிட மிகவும் குறைவாக உள்ளது. ஹைட்ரைடு அயன்களை வேகமாக நகர்த்துவதற்காகவே உருவாக்கப்பட்ட திடப் பொருளுக்கு மாறுவதன் மூலம் ஜப்பானியக் குழு இந்தப் போக்குவரத்துத் தடையைத் தீர்த்துள்ளது.

புதிய திட மின்பகுளியின் உட்புற அமைப்பு

இந்த மின்பகுளி anti alpha AgI வகைக் கட்டமைப்பைக் கொண்ட ஹைட்ரைடு அயன் கடத்தி ஆகும். இதில் பேரியம், கால்சியம், சோடியம் ஆகியவை குறிப்பிட்ட இடங்களில் அமைந்து, தளங்கள் மற்றும் வழித்தடங்களின் வலையமைப்பை உருவாக்குகின்றன. ஹைட்ரைடு அயன்கள் டெட்ராஹெட்ரல் மற்றும் ஆக்டாஹெட்ரல் தளங்களுக்கு இடையே குறைந்த எதிர்ப்புடன் தாவிச் செல்ல முடிவதால், அறை வெப்பநிலையில்கூட அதிக அயனிக் கடத்துத்திறன் கிடைக்கிறது. இந்த வேகமான நகர்வே மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு மின்கலத்தை 90°C வெப்பநிலையில் இயக்க உதவுகிறது.

வேகத்துடன், இந்தப் பொருள் மின்வேதியியல் நிலைத்தன்மையையும் காட்டுகிறது. திரவ அமைப்புகளில் ஏற்படக்கூடிய கலப்பு மற்றும் பக்கவினைச் சிக்கல்களைத் திட மின்பகுளி தவிர்க்கிறது. திடப் பிரிப்பான் ஹைட்ரஜன் மின்முனையையும் மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடையும் தனித்தனியாக வைத்தபடியே, ஹைட்ரைடு அயன்கள் கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது. இந்த அமைப்பு மீண்டும் மீண்டும் ஒரேபோல் மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கம் செய்ய உதவுவதுடன், கசிவு அல்லது ஆவியாகும் தன்மையுடன் தொடர்புடைய பாதுகாப்பு அபாயங்களையும் குறைக்கிறது. பேரியம், கால்சியம், சோடியம் ஆகியவற்றின் விகிதத்தை மாற்றி இந்தக் கலவையைச் சரிசெய்யலாம். இதன் மூலம் கடத்துத்திறன், நிலைத்தன்மை, உற்பத்தித் திறன் ஆகியவற்றை மேம்படுத்துவதற்கான ஆய்வு வழி கிடைக்கிறது.

செயல்திறனும் அளவுகளின் பொருளும்

முன்மாதிரி மின்கலம், மெக்னீசியம் ஹைட்ரைட்டின் கோட்பாட்டளவிலான முழுச் சேமிப்புத் திறனான ஒரு கிராமுக்கு சுமார் 2,030 மில்லியாம்பியர்-மணி அளவை எட்டியது. இது எடையில் 7.6 சதவீதம் ஹைட்ரஜனுக்கு இணையானது. நடைமுறைக்கு ஏற்ற ஹைட்ரஜன் சேமிப்புப் பொருளுக்கு இது உயர்ந்த அளவுகோல். சுமார் 90°C வெப்பநிலையில் இயங்கும் மின்கலத்தில் இந்தத் திறனை எட்டியது குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றமாகும். ஏனெனில் இது அதிகச் சேமிப்புத் திறனையும், நடைமுறையில் பொறியியல் ரீதியாகச் செயல்படுத்தக்கூடிய வரம்பையும் ஒருங்கே கொண்டுள்ளது.

அறை வெப்பநிலையிலேயே ஹைட்ரைடு அயன்கள் வேகமாக நகர மின்பகுளி உதவுவதே முக்கியக் காரணம். இதனால் ஆற்றலை வீணாக்காமல், மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடின் வினைவேகத்தைத் தக்கவைக்க மிதமான வெப்பமே போதுமானது. 100°C-க்கும் குறைவான இயக்க வெப்பநிலை, பல நூறு டிகிரி செல்சியஸ் தேவைப்படும் அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது வெப்பமூட்டிகள், காப்புப் பொருட்கள், அடைப்புகள், பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் ஆகியவற்றை எளிமைப்படுத்துகிறது. குறைந்த இயக்க வெப்பம் வெப்ப ஒருங்கிணைப்பையும் எளிதாக்குகிறது. எரிபொருள் மின்கல அடுக்கு அல்லது இயந்திரத்திலிருந்து கிடைக்கும் கழிவு வெப்பம், சேமிப்பு மின்கலத்தைச் செயல்பாட்டு வெப்பநிலை வரம்பில் வைத்திருக்க உதவும்.

நடைமுறைப் பயன்பாட்டுக்கு மீள்தன்மை முக்கியம். குறைந்த வெப்பநிலையில் முழுத் திறனுடன் மீண்டும் மீண்டும் ஹைட்ரஜனைச் சேமித்து வெளியிட முடிந்ததாகக் குழு தெரிவித்துள்ளது. முந்தைய வெப்ப அல்லது திரவ மின்பகுளி முறைகளில் இது எட்டப்படவில்லை. அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, குறைந்த வெப்பநிலை, மீண்டும் மீண்டும் ஒரேபோல் இயங்கும் திறன் ஆகியவற்றின் இந்தச் சேர்க்கை, ஆய்வக ஆர்வப்பொருளாக இருந்த இந்தக் கருத்தை வாகனங்கள் அல்லது நிலையான சேமிப்பு உபகரணங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கக்கூடிய தொழில்நுட்பமாக முன்னேற்றுகிறது.

வாகனங்கள் முதல் மின்வலைச் சேமிப்பு வரை சாத்தியமான பயன்பாடுகள்

சாலைகளில் இயங்கும் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் மின்கல வாகனங்களுக்கு, பாதுகாப்பான, இலகுவான, திறன்மிக்க, குறைந்த இடத்தில் பொருந்தக்கூடிய சேமிப்பு தேவை. நீரின் கொதிநிலைக்கு அருகில் இயங்கும் திடச் சேமிப்பு அமைப்பு, உயர் அழுத்தத் தொட்டிகளின் தேவையைக் குறைக்கக்கூடும். ஒரு ஹைட்ரஜன் மின்கலத் தொகுதி, நிலையத்தில் அங்கேயே உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜனை உறிஞ்சிச் சேமித்து, பின்னர் எரிபொருள் மின்கல அடுக்குக்கு வழங்கத் தேவையானபோது வாயுவை வெளியிடலாம். மீள்தன்மை கொண்ட திட வடிவமைப்பு, சிக்கலான மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை அல்லது மிக உயர் அழுத்த அமைப்புகளின் தேவையைக் குறைத்து, கார்கள், லாரிகள், பேருந்துகளுக்கான செலவைக் குறைக்கவும் இடவமைப்புத் தேர்வுகளை மேம்படுத்தவும் உதவும்.

மின்சாரத் துறையில், இடைவிட்டு மின்சாரம் வழங்கும் ஆதாரங்களுடன் ஹைட்ரஜன் மின்கலம் இயல்பாகப் பொருந்துகிறது. சூரிய அல்லது காற்றாலை மின்சாரம் அதிகமாகக் கிடைக்கும்போது, அதை மின்னாற்பகுப்புக் கருவியை இயக்கி ஹைட்ரஜன் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தலாம். ஹைட்ரஜன் மின்கலம் குறைந்த அழுத்தத்தில் அந்த வாயுவை உறிஞ்சி வைத்திருந்து, உச்சத் தேவைக் காலங்களில் அல்லது புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரம் குறைவாக இருக்கும்போது எரிபொருள் மின்கலம் அல்லது விசையாழிக்காக வெளியிடலாம். பெரிய தொட்டி வளாகங்கள் நடைமுறைக்கு ஒவ்வாத நுண் மின்வலைகள், தனித்தீவு மின்சார அமைப்புகள், தொலைதூர வசதிகள் ஆகியவற்றுக்கு இந்த அணுகுமுறை பொருந்தும்.

தொழில்துறைப் பயனர்களுக்கு நம்பகமான, நெகிழ்வான ஹைட்ரஜன் விநியோகம் தேவை. எஃகு உற்பத்தி, அமோனியா உற்பத்தி, எண்ணெய் சுத்திகரிப்பு நிலையச் செயல்பாடுகள் ஆகியவற்றில் செயல்முறைகள் சீராக இருக்கத் தடையற்ற விநியோகம் அவசியம். தொகுதிகளாக அமைக்கக்கூடிய திடச் சேமிப்பு வங்கி, விநியோகத்திலும் வெளியீட்டிலும் ஏற்படும் குறுகியகால ஏற்ற இறக்கங்களை ஈடுசெய்யும் இடையகமாகச் செயல்படும். குறைந்த வெப்பநிலை இயக்கமும் திடக் கட்டமைப்பும், திரவ ஹைட்ரஜன் சேமிப்புடன் ஒப்பிடும்போது தொழிற்சாலைகளுக்குள் நிறுவுவதை எளிதாக்கி, அனுமதி பெறுவதில் உள்ள தடைகளைக் குறைக்கலாம்.

பொறியியல் மற்றும் உற்பத்தி அளவை அதிகரிப்பதில் உள்ள சவால்கள்

மின்கலத்தை சுமார் 90°C வெப்பநிலையில் வைத்திருப்பது 300°C-ல் இயக்குவதைவிட எளிதானது என்றாலும், இதற்கும் வெப்ப மேலாண்மை தேவை. குளிரான காலநிலையில் வெப்பநிலையை நிலைநிறுத்தவும், வெப்பமான சூழலில் அதிக வெப்பமடைவதைத் தடுக்கவும் வடிவமைப்பாளர்கள் வெப்பமூட்டிகள், காப்புப் பொருட்கள், கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளைச் சேர்க்க வேண்டும். வேகமான மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கத்தின்போது ஏற்படும் திடீர் வெப்பநிலை மாற்றங்களைக் கவனமாகக் கையாள வேண்டும்; இல்லையெனில் பொருட்கள் விரிசல் அடையலாம் அல்லது சிதைவடையலாம்.

பொருட்களும் உற்பத்தி முறைகளும் முக்கியமானவை. இந்த மின்பகுளி, ஆக்சிஜன் மற்றும் ஈரப்பதத்தால் பாதிக்கப்படக்கூடிய பல கூறுகளைக் கொண்ட ஹைட்ரைடு ஆகும். சரியான வேதியியல் விகிதம், துகள்களின் அளவு, தூய்மை ஆகியவற்றைக் கொண்ட பொடிகளைத் தயாரித்து, பின்னர் அடர்த்தியான, குறைபாடற்ற பிரிப்பான்களாக வடிவமைக்க கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழலும் தரக் கட்டுப்பாடும் தேவை. மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு நீர் மற்றும் ஆக்சிஜனுடன் வினைபுரிவதால், தொகுப்பு வடிவமைப்புகள் காற்றும் ஈரப்பதமும் உட்புகாதபடி அடைக்கப்பட வேண்டும். மின்னேற்றச் சுழற்சிகளின்போது ஹைட்ரைடுகள் விரிவடைந்து சுருங்குவதால் ஏற்படும் கன அளவு மாற்றங்களைத் தாங்கும் இயந்திர உறுதித்தன்மையும் சோதிக்கப்பட வேண்டும். மின்தடை குறைவாகவும் ஆயுட்காலம் நீடித்தும் இருக்க, மேம்படுத்துநர்கள் பூச்சுகள், பிணைப்பான்கள், அடுக்கு அழுத்தக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றில் பணியாற்றுவார்கள்.

அமைப்புடன் ஒருங்கிணைக்கும்போது, ஹைட்ரஜனுக்கான வழக்கமான பாதுகாப்புக் கேள்விகளும் எழுகின்றன. வாயு மேலாண்மை உபகரணங்கள் கசிவைத் தடுத்து, பாதுகாப்பாக வெளியேற்ற வேண்டும். உணரிகள், வால்வுகள், அழுத்தக் கட்டுப்படுத்திகள் ஆகியவை திடச் சேமிப்பு அடுக்குடன் இணைந்து செயல்பட்டு, ஒட்டுமொத்த அமைப்பு விதிகளையும் தரநிலைகளையும் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். வாகனங்களில் பயன்படுத்துவதற்கான பாதையை அளவும் எடையும் செலவும் தீர்மானிக்கும். நிலையான பயன்பாடுகளில், மின்னாற்பகுப்புக் கருவிகள், எரிபொருள் மின்கலங்கள், மின்னணு மின்சாதனங்கள் உள்ளிட்ட துணை அமைப்புகள், மாற்று வழிகளைவிடச் சிறந்த மொத்தச் சுற்றுத் திறனை வழங்கும் வகையில் அளவிடப்பட வேண்டும். நீண்டகாலச் செயல்திறனையும் பராமரிப்புத் தேவைகளையும் கண்டறிய, படிப்படியாகப் பெரிதாக்கப்படும் முன்னோட்டத் திட்டங்கள் அவசியம்.

பிற சேமிப்பு வழிகளுடன் ஒப்பீடு

அழுத்தப்பட்ட வாயு அமைப்புகள் எளிமையானவை. ஆனால் வாயுவை அழுத்துவதால் ஆற்றல் இழப்பு ஏற்படுவதுடன், வலுவான கனமான தொட்டிகளும் தேவைப்படுகின்றன. திரவ ஹைட்ரஜன் குறைந்த இடத்தில் அதிக ஆற்றலைக் கொண்டிருந்தாலும், அதற்கு மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை உபகரணங்களும், ஆவியாதல் இழப்புகளைத் தவிர்க்கக் கவனமான கையாளுதலும் தேவை. ஹைட்ரஜன் மின்கலம் இந்தச் சமநிலையை மாற்றுகிறது. ஹைட்ரைடு அயன்களை நகர்த்தவும் ஹைட்ரஜனை அதிகச் சேமிப்புத் திறன் கொண்ட திடப்பொருளில் வைத்திருக்கவும் மிதமான வெப்பத்தையும் மின்சாரத்தையும் பயன்படுத்துகிறது. மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை உபகரணங்களும் மிக உயர் அழுத்தக் கலன்களும் தேவையில்லாததால், பாதுகாப்பு மதிப்பீடுகளை எளிமையாக்கி துணை ஆற்றல் தேவைகளைக் குறைக்கலாம்.

அலனேட்டுகள் அல்லது போரோஹைட்ரைடுகள் போன்ற சிக்கலான ஹைட்ரைடுகள் உள்ளிட்ட பிற திடச் சேமிப்புப் பொருட்களுக்கு பெரும்பாலும் வினையூக்கிகள் தேவைப்படுகின்றன; அவை இன்னும் அதிக வெப்பநிலையில் மெதுவான வினைவேகத்துடன் இயங்குகின்றன. மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு இலகுவானதும் பரவலாகக் கிடைப்பதும் ஆகும். அதனுடன் வேகமான ஹைட்ரைடு அயன் கடத்தியை இணைப்பது, வினைவேகத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் படியை மாற்றுகிறது. மின்பகுளி அயன்களின் கடத்தலைக் கையாள, ஹைட்ரஜன் வெளியேறுதல் மற்றும் உட்சேர்தலுக்கான வேதியியலை மிதமான வெப்பம் சாத்தியமாக்குகிறது. இந்தப் பணிப் பிரிவே எளிதில் அடையக்கூடிய வெப்பநிலையில் முழுத் திறனைப் பெற உதவுகிறது.

அடுத்த கட்டத்தில் கவனிக்க வேண்டியவை

சிறிய ஆய்வக மின்கலங்களைத் தாண்டி, சுயாதீனமாக முடிவுகளை மீண்டும் உறுதிப்படுத்துவதும் உற்பத்தி அளவைப் பெருக்குவதும் அடுத்த முக்கியக் கட்டங்களாக இருக்கும். பெரிய அளவிலான மின்கலங்களும் மின்கல அடுக்குகளும் நூற்றுக்கணக்கான அல்லது ஆயிரக்கணக்கான சுழற்சிகளிலும் நிலையான செயல்பாட்டுடன், அதே சேமிப்புத் திறனையும் மீள்தன்மையையும் காட்ட வேண்டும். வேகமான மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கத்தின்போதான செயல்திறன், தொடங்கி நிறுத்திப் பயன்படுத்துவதற்கான எதிர்வினை, தவறான அல்லது கடுமையான நிலைகளில் பாதுகாப்பு ஆகியவற்றைத் தொழில்துறை உன்னிப்பாகக் கவனிக்கும்.

வணிகமயமாக்கலுக்கான பாதை பெரும்பாலும் கூட்டாண்மைகளைச் சார்ந்துள்ளது. வாகன உற்பத்தியாளர்கள், ஆற்றல் மேம்பாட்டு நிறுவனங்கள், தொழில்துறை வாயு வழங்குநர்கள் ஆகியோர் சேமிக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜனின் ஒவ்வொரு கிலோகிராமுக்கான செலவு, மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கச் சுழற்சியின் ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் திறன், பராமரிப்புத் தேவைகள் ஆகியவற்றைப் பரிசீலிப்பார்கள். மின்பகுளி மற்றும் தொகுப்பு உபகரணங்களுக்கான உற்பத்தி முறைகள் தரப்படுத்தப்பட்டு, சுழற்சி ஆயுட்காலம் சிறப்பாக இருப்பது உறுதியானால், மின்னாற்பகுப்புக் கருவிகள், ஹைட்ரஜன் மின்கலத் தொகுதிகள், எரிபொருள் மின்கலங்கள் ஆகியவற்றை இணைக்கும் தொழில்நுட்பம் நிஜச் சூழல்களில் முன்னோட்டப் பயன்பாட்டுக்குச் செல்லக்கூடும்.

முக்கிய அம்சங்கள்

• ஜப்பானிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுமார் 90°C வெப்பநிலையில் இயங்கும் ஹைட்ரஜன் மின்கலத்தை அறிவித்துள்ளனர். இது 300 முதல் 400°C தேவைப்பட்ட முந்தைய மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு அமைப்புகளைவிட மிகவும் குறைவு.
• இந்த மின்கலத்தில் மெக்னீசியம் ஹைட்ரைடு எதிர்முனையாகவும், ஹைட்ரஜன் வாயு நேர்முனையாகவும், ஹைட்ரைடு அயன்களை வேகமாகக் கடத்தும் திட மின்பகுளி ஒன்றும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• Ba0.5Ca0.35Na0.15H1.85 என்ற மின்பகுளி, அறை வெப்பநிலையில் அதிக அயனிக் கடத்துத்திறனை வழங்கும் anti alpha AgI வகைக் கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளது.
• சோதனையில் மெக்னீசியம் ஹைட்ரைட்டின் கோட்பாட்டளவிலான முழுத் திறனான ஒரு கிராமுக்கு சுமார் 2,030 mAh எட்டப்பட்டது; இது எடையில் 7.6 சதவீதம் ஹைட்ரஜனுக்கு இணையானது.
• 100°C-க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில் இயங்குவது, அதிக வெப்பம் தேவைப்படும் அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைத்து, வெப்ப மேலாண்மை, அடைப்புகள், பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகளை எளிமைப்படுத்துகிறது.
• இந்த மீள்தன்மை கொண்ட சுழற்சி, வழக்கமான வெப்ப முறைகளில் தேவைப்படும் மிக அதிக வெப்பமின்றி ஹைட்ரஜனைத் திரும்பத் திரும்பச் சேமித்து வெளியிடுகிறது.
• வாகனச் சேமிப்புத் தொகுதிகள், மின்னாற்பகுப்புக் கருவிகளுடன் இணைந்த மின்வலை அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்பு, தொழில்துறை இடையகச் சேமிப்பு ஆகியவை சாத்தியமான பயன்பாடுகளாகும்.
• வெப்ப மேலாண்மை, காற்று மற்றும் ஈரப்பதத்திலிருந்து பாதுகாப்பு, சுழற்சி ஆயுட்காலம், உற்பத்தித் திறன், அமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவை முக்கியச் சவால்களாகும்.
• இந்தப் பணிக்கு, சயின்ஸ் டோக்கியோ நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த டாக்டர் தகாஷி ஹிரோஸ் தலைமையேற்றார்; உதவிப் பேராசிரியர் நவோகி மட்சுய் மற்றும் நிறுவனப் பேராசிரியர் ரியோஜி கன்னோவும் பங்கேற்றனர்.
• இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் 2025 செப்டம்பர் 18 அன்று Science இதழில் வெளியிடப்பட்டன. அடுத்து முடிவுகளை மீண்டும் உறுதிப்படுத்துதல் மற்றும் உற்பத்தி அளவைப் பெருக்குதல் தொடர்பான சோதனைகள் நடைபெறும்.