गलित लवण और उनके मिश्रण के कुछ भौतिक और रासायनिक गुण। रसोई के नमक का एक ठोस टुकड़ा कैसे बनाया जाता है, क्या यह संभव है? सौर ऊर्जा भंडारण के लिए पिघला हुआ नमक

पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातुओं के उत्पादन में इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में, व्यक्तिगत लवण काम कर सकते हैं, लेकिन आमतौर पर, इलेक्ट्रोलाइट की इच्छा के आधार पर जो अपेक्षाकृत कम पिघलने वाला होता है, एक अनुकूल घनत्व होता है, इसकी विशेषता काफी कम चिपचिपाहट और उच्च होती है। विद्युत चालकता, एक अपेक्षाकृत उच्च सतह तनाव, साथ ही कम अस्थिरता और धातुओं को भंग करने की क्षमता, आधुनिक धातु विज्ञान के अभ्यास में, अधिक जटिल पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जाता है, जो कई (दो से चार) घटकों की प्रणाली हैं।
इस दृष्टिकोण से, व्यक्तिगत पिघले हुए लवणों के भौतिक-रासायनिक गुण, विशेष रूप से पिघले हुए लवणों के सिस्टम (मिश्रण) का बहुत महत्व है।
इस क्षेत्र में पर्याप्त मात्रा में संचित प्रायोगिक सामग्री से पता चलता है कि पिघले हुए लवणों के भौतिक-रासायनिक गुण एक दूसरे के साथ एक निश्चित संबंध में होते हैं और इन लवणों की ठोस और गलित अवस्था में संरचना पर निर्भर करते हैं। उत्तरार्द्ध ऐसे कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है जैसे नमक के क्रिस्टल जाली में आकार और सापेक्ष मात्रा में धनायन और आयनों, उनके बीच बंधन की प्रकृति, ध्रुवीकरण, और पिघलने में जटिल गठन के लिए संबंधित आयनों की प्रवृत्ति।
तालिका में। 1 गलनांक, क्वथनांक, दाढ़ की मात्रा (गलनांक पर) और कुछ पिघले हुए क्लोराइड की समान विद्युत चालकता की तुलना करता है, जिसे डी.आई. के तत्वों के आवर्त नियम की तालिका के समूहों के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है। मेंडेलीव।

तालिका में। 1 से पता चलता है कि समूह I और क्षारीय पृथ्वी धातु क्लोराइड (समूह II) से संबंधित क्षार धातु क्लोराइड उच्च गलनांक और क्वथनांक, उच्च विद्युत चालकता और बाद के समूहों से संबंधित क्लोराइड की तुलना में कम ध्रुवीय मात्रा की विशेषता है।
यह इस तथ्य के कारण है कि ठोस अवस्था में इन लवणों में आयनिक क्रिस्टल जाली होते हैं, आयनों के बीच परस्पर क्रिया की शक्तियाँ बहुत महत्वपूर्ण होती हैं। इस कारण से, इस तरह के जाली को नष्ट करना बहुत मुश्किल है, इसलिए क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु क्लोराइड में उच्च गलनांक और क्वथनांक होते हैं। क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु क्लोराइड की छोटी दाढ़ की मात्रा भी इन लवणों के क्रिस्टल में मजबूत आयनिक बंधों के बड़े अनुपात की उपस्थिति से होती है। विचाराधीन लवणों के गलनों की आयनिक संरचना भी उनकी उच्च विद्युत चालकता को निर्धारित करती है।
A.Ya के विचारों के अनुसार। फ्रेनकेल, पिघले हुए लवण की विद्युत चालकता वर्तमान स्थानांतरण द्वारा निर्धारित की जाती है, मुख्य रूप से छोटे मोबाइल उद्धरणों द्वारा, और चिपचिपा गुण अधिक भारी आयनों के कारण होते हैं। इसलिए जैसे-जैसे धनायन त्रिज्या बढ़ती है (Li+ के लिए 0.78 A से Cs+ के लिए 1.65 A तक) LiCl से CsCl तक विद्युत चालकता में गिरावट आती है और तदनुसार, इसकी गतिशीलता कम हो जाती है।
समूह II और III के कुछ क्लोराइड (जैसे MgCl2, ScCl2, USl3 और LaCl3) पिघली हुई अवस्था में कम विद्युत चालकता की विशेषता है, लेकिन साथ ही, उच्च गलनांक और क्वथनांक। उत्तरार्द्ध इन लवणों के क्रिस्टल जाली में आयनिक बंधों के एक महत्वपूर्ण अनुपात को इंगित करता है। पिघलने में हो, सरल आयन बड़े और कम मोबाइल जटिल आयनों के गठन के साथ विशेष रूप से बातचीत करते हैं, जो विद्युत चालकता को कम करता है और इन लवणों के पिघलने की चिपचिपाहट को बढ़ाता है।
छोटे Be2+ और Al3+ धनायनों द्वारा क्लोरीन आयनों के मजबूत ध्रुवीकरण से इन लवणों में आयनिक बंधन के अंश में तेज कमी आती है और आणविक बंधन के अंश में वृद्धि होती है। यह BeCl2 और AlCl3 के क्रिस्टल जाली की ताकत को कम करता है, जिसके कारण इन क्लोराइड को कम पिघलने और क्वथनांक, बड़े दाढ़ की मात्रा और बहुत कम विद्युत चालकता मूल्यों की विशेषता होती है। उत्तरार्द्ध स्पष्ट रूप से इस तथ्य के कारण है कि (Be2+ और Al3+ की मजबूत ध्रुवीकरण कार्रवाई के प्रभाव में) पिघला हुआ बेरिलियम और एल्यूमीनियम क्लोराइड में भारी जटिल आयनों के गठन के साथ मजबूत जटिलता होती है।
बहुत कम पिघलने वाला तापमान (जिसका मान अक्सर शून्य से नीचे होता है) और उबलने की विशेषता समूह IV तत्वों के क्लोराइड लवणों के साथ-साथ समूह III बोरॉन के पहले तत्व से होती है, जिसमें अणुओं के बीच कमजोर अवशिष्ट बंधन के साथ विशुद्ध रूप से आणविक जाली होते हैं। ऐसे लवणों के पिघलने में कोई आयन नहीं होते हैं, और वे, क्रिस्टल की तरह, तटस्थ अणुओं से निर्मित होते हैं (हालाँकि बाद के अंदर आयनिक बंधन हो सकते हैं)। इसलिए गलनांक पर इन लवणों के बड़े मोलर आयतन और संगत गलन की विद्युत चालकता का अभाव।
I, II और III समूहों की धातुओं के फ्लोराइड, एक नियम के रूप में, संबंधित क्लोराइड की तुलना में ऊंचे गलनांक और क्वथनांक द्वारा विशेषता हैं। यह Cl+ आयन (1.81 A) की त्रिज्या की तुलना में F+ आयन (1.33 A) की छोटी त्रिज्या के कारण है और, तदनुसार, फ्लोरीन आयनों की ध्रुवीकरण की कम प्रवृत्ति, और, परिणामस्वरूप, मजबूत आयनिक क्रिस्टल का निर्माण इन फ्लोराइड्स द्वारा जाली।
इलेक्ट्रोलिसिस के लिए अनुकूल परिस्थितियों के चुनाव के लिए नमक प्रणालियों के पिघलने वाले आरेख (चरण आरेख) बहुत महत्व के हैं। इस प्रकार, धातुओं के इलेक्ट्रोलाइटिक उत्पादन में इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में पिघला हुआ नमक का उपयोग करने के मामले में, आमतौर पर अपेक्षाकृत कम पिघलने वाले नमक मिश्र धातुओं को रखना आवश्यक होता है जो पर्याप्त रूप से कम इलेक्ट्रोलिसिस तापमान और विद्युत ऊर्जा की कम खपत को बनाए रखने के लिए प्रदान करते हैं। एक पिघली हुई अवस्था में इलेक्ट्रोलाइट।
हालांकि, नमक प्रणालियों में घटकों के कुछ अनुपातों में, ऊंचे गलनांक वाले रासायनिक यौगिक, लेकिन अन्य अनुकूल गुणों के साथ (उदाहरण के लिए, व्यक्तिगत पिघले हुए लवणों की तुलना में ऑक्साइड को अधिक आसानी से भंग करने की क्षमता, आदि) पिघली हुई अवस्था में दिखाई दे सकते हैं।
अध्ययनों से पता चलता है कि जब हम दो या दो से अधिक लवण (या लवण और ऑक्साइड) की प्रणालियों के साथ काम कर रहे होते हैं, तो इन प्रणालियों के घटकों के बीच परस्पर क्रिया हो सकती है, जो (ऐसी बातचीत की ताकत के आधार पर) पर दर्ज किए गए यूटेक्टिक्स या यूटेक्टिक्स के गठन के लिए अग्रणी होती है। आरेख, या ठोस समाधान के क्षेत्र, या असंगत रूप से (अपघटन के साथ), या संगत रूप से (अपघटन के बिना) रासायनिक यौगिकों को पिघलाते हैं। सिस्टम की संरचना में संबंधित बिंदुओं पर पदार्थ की संरचना का महान क्रम, इन अंतःक्रियाओं के कारण, पिघल में एक डिग्री या किसी अन्य तक, यानी लिक्विडस लाइन के ऊपर बना रहता है।
इसलिए, पिघले हुए लवण के सिस्टम (मिश्रण) अक्सर व्यक्तिगत पिघले हुए लवण की तुलना में संरचना में अधिक जटिल होते हैं, और सामान्य स्थिति में, पिघले हुए लवण के मिश्रण के संरचनात्मक घटक एक साथ सरल आयन, जटिल आयन और यहां तक ​​कि तटस्थ अणु भी हो सकते हैं, खासकर जब इसी लवण के क्रिस्टल जाली में एक निश्चित मात्रा में आणविक बंधन होता है।
एक उदाहरण के रूप में, MeCl-MgCl2 प्रणाली (जहां मैं अंजीर में एक क्षार धातु है) की व्यवहार्यता पर क्षार धातु के उद्धरणों के प्रभाव पर विचार करें, जो कि संबंधित चरण आरेखों में लिक्विडस लाइनों द्वारा विशेषता है। चित्र से पता चलता है कि जैसे-जैसे क्षार धातु क्लोराइड के धनायन की त्रिज्या Li+ से Cs+ (क्रमशः 0.78 A से 1.65 A तक) बढ़ती जाती है, फ़्यूज़िबिलिटी आरेख अधिक से अधिक जटिल होता जाता है: LiC-MgCl2 प्रणाली में, घटक ठोस समाधान बनाते हैं। ; NaCl-MgCl2 प्रणाली में एक गलनक्रांतिक न्यूनतम है; KCl-MgCl2 प्रणाली में, एक सर्वांगसम पिघलने वाला यौगिक KCl*MgCl2 और, संभवतः, एक असंगत रूप से पिघलने वाला यौगिक 2KCl*MgCl2 ठोस चरण में बनता है; RbCl-MgCl2 प्रणाली में, पिघलने वाले आरेख में पहले से ही दो मैक्सिमा हैं जो दो सर्वांगसम पिघलने वाले यौगिकों के निर्माण के अनुरूप हैं; आरबीसीएल*एमजीसीएल2 और 2आरबीसीएल*एमजीसीएल; अंत में, CsCl-MgClg प्रणाली में, तीन सर्वांगसम रूप से पिघलने वाले रासायनिक यौगिक बनते हैं; CsCl*MgCl2, 2CsCl*MgCl2 और SCsCl*MgCl2, साथ ही एक असंगत रूप से पिघलने वाला यौगिक CsCl*SMgCl2। LiCl-MgCb प्रणाली में, Li और Mg आयन लगभग समान रूप से क्लोरीन नॉन के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, और इसलिए संबंधित मेल्ट उनकी संरचना में सबसे सरल समाधानों तक पहुंचते हैं, जिसके कारण इस प्रणाली के फ़्यूज़िबिलिटी आरेख में ठोस समाधानों की उपस्थिति की विशेषता होती है। . NaCi-MgCl2 प्रणाली में, सोडियम धनायन की त्रिज्या में वृद्धि के कारण, सोडियम और क्लोरीन आयनों के बीच के बंधन में कुछ कमी आती है और तदनुसार, Mg2+ और Cl- आयनों के बीच बातचीत में वृद्धि होती है, लेकिन अग्रणी नहीं हालांकि, पिघल में जटिल आयनों की उपस्थिति के लिए। इस वजह से उत्पन्न होने वाले पिघल के कुछ हद तक अधिक क्रम NaCl-MgCl2 प्रणाली के पिघलने वाले आरेख में गलनक्रांतिक की उपस्थिति का कारण बनता है। K+ और C1- आयनों के बीच के बंधन के बढ़ते कमजोर होने के कारण, पोटेशियम धनायन के और भी बड़े त्रिज्या के कारण, आयनों और Cl- के बीच बातचीत में ऐसी वृद्धि होती है, जो कि KCl-MgCl2 पिघलने आरेख से पता चलता है, एक स्थिर रासायनिक यौगिक KMgCl3 के गठन की ओर जाता है, और पिघल में - संबंधित जटिल आयनों (MgCl3-) की उपस्थिति के लिए। Rb+ (1.49 A) ​​और Cs+ (1.65 A) की त्रिज्या में और वृद्धि से एक ओर Rb और Cl- आयनों और Cs+ और Cl- आयनों के बीच के बंधन और भी अधिक कमजोर हो जाते हैं। दूसरी ओर, KCl-MgCb सिस्टम के फ्यूज़िबिलिटी आरेख की तुलना में RbCl-MgCb सिस्टम के डायग्राम फ़्यूज़िबिलिटी की और अधिक जटिलता के लिए अग्रणी, और इससे भी अधिक हद तक, CsCl-MgCl2 के फ़्यूज़िबिलिटी आरेख की जटिलता के लिए। व्यवस्था।

स्थिति MeF-AlF3 सिस्टम में समान है, जहां LiF-AlF3 सिस्टम के मामले में, पिघलने वाला आरेख एक समान रूप से पिघलने वाले रासायनिक यौगिक SLiF-AlFs को चिह्नित करता है, और NaF-AIF3 सिस्टम का गलनांक एक सर्वांगसम और एक को दर्शाता है। असंगत रूप से पिघलने वाले रासायनिक यौगिक; क्रमशः 3NaF*AlFa और 5NaF*AlF3. इस तथ्य के कारण कि एक या दूसरे रासायनिक यौगिक के क्रिस्टलीकरण के दौरान नमक चरण में गठन भी इस पिघल की संरचना में परिलक्षित होता है (जटिल आयनों की उपस्थिति के साथ जुड़ा हुआ अधिक क्रम), यह फ्यूसिबिलिटी के अलावा, एक समान परिवर्तन का कारण बनता है , और अन्य भौतिक-रासायनिक गुण, जो पिघलने वाले आरेख के अनुसार रासायनिक यौगिकों के निर्माण के अनुरूप, पिघले हुए लवण के मिश्रण की रचनाओं के लिए नाटकीय रूप से (एडिटिविटी के नियम का पालन नहीं करते) बदलते हैं।
इसलिए, नमक प्रणालियों में संरचना-संपत्ति आरेखों के बीच एक पत्राचार होता है, जो इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि जहां एक रासायनिक यौगिक प्रणाली के पिघलने वाले आरेख पर नोट किया जाता है, संरचना में इसके अनुरूप पिघलने को अधिकतम क्रिस्टलीकरण द्वारा विशेषता दी जाती है तापमान, अधिकतम घनत्व, अधिकतम चिपचिपाहट, न्यूनतम विद्युत चालकता और न्यूनतम लोच जोड़ी।
पिघलने वाले आरेखों पर दर्ज रासायनिक यौगिकों के गठन के अनुरूप स्थानों में पिघला हुआ नमक के मिश्रण के भौतिक रासायनिक गुणों में परिवर्तन में ऐसा पत्राचार, हालांकि, पिघल में इन यौगिकों के तटस्थ अणुओं की उपस्थिति से जुड़ा नहीं है। , जैसा कि पहले माना जाता था, लेकिन संबंधित पिघल, उच्च पैकिंग घनत्व की संरचना के अधिक क्रम के कारण है। इसलिए - क्रिस्टलीकरण के तापमान में तेज वृद्धि और इस तरह के पिघलने का घनत्व। बड़ी मात्रा में जटिल आयनों (ठोस चरण में कुछ रासायनिक यौगिकों के निर्माण के अनुरूप) में इस तरह के पिघल की उपस्थिति में भारी जटिल आयनों की उपस्थिति के कारण पिघल की चिपचिपाहट में तेज वृद्धि होती है। और वर्तमान वाहकों की संख्या में कमी के कारण पिघल की विद्युत चालकता में कमी (जटिल आयनों के संयोजन के कारण सरल आयनों के कारण)।
अंजीर पर। 2, एक उदाहरण के रूप में, NaF-AlF3 और Na3AlF6-Al2O3 सिस्टम के पिघलने के संरचना-संपत्ति आरेख की तुलना की जाती है, जहां पहले मामले में पिघलने वाले आरेख को रासायनिक यौगिक की उपस्थिति की विशेषता होती है, और में दूसरा - यूटेक्टिक्स द्वारा। इसके अनुसार, पहले मामले में संरचना के आधार पर पिघलने के भौतिक-रासायनिक गुणों में परिवर्तन के वक्रों में एक्स्ट्रेमा (मैक्सिमा और मिनिमा) होता है, और दूसरे में, संबंधित वक्र एकरस रूप से बदलते हैं।

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नमक क्रिस्टल उगाने के लिए, आपको आवश्यकता होगी:

1) - नमक.

यह यथासंभव स्वच्छ होना चाहिए। समुद्री नमक सबसे अच्छा है, क्योंकि सामान्य रसोई में बहुत सारा कचरा होता है जो आंखों के लिए अदृश्य होता है।

2) - पानी.

आदर्श विकल्प यह होगा कि आसुत जल, या कम से कम उबला हुआ पानी का उपयोग किया जाए, इसे निस्पंदन द्वारा अशुद्धियों से जितना संभव हो सके शुद्ध किया जाए।

3) - कांच के बने पदार्थजिसमें क्रिस्टल उगाया जाएगा।

इसके लिए मुख्य आवश्यकताएं: यह भी पूरी तरह से साफ होना चाहिए, पूरी प्रक्रिया के दौरान कोई भी विदेशी वस्तु, यहां तक ​​​​कि मामूली धब्बे भी इसके अंदर मौजूद नहीं होना चाहिए, क्योंकि वे अन्य क्रिस्टल के विकास को मुख्य एक की हानि के लिए उकसा सकते हैं।

4) - नमक क्रिस्टल.

इसे नमक के एक पैकेट से या एक खाली नमक शेकर में "प्राप्त" किया जा सकता है। वहाँ, तल पर, लगभग निश्चित रूप से एक उपयुक्त होगा जो नमक के प्रकार के बरतन में छेद के माध्यम से नहीं चढ़ सकता है। समानांतर चतुर्भुज के करीब आकार में एक पारदर्शी क्रिस्टल चुनना आवश्यक है।

5) - छड़ी: प्लास्टिक या लकड़ी के सिरेमिक, या एक ही सामग्री से बना चम्मच।

घोल को मिलाने के लिए इनमें से एक वस्तु की आवश्यकता होगी। आपको यह याद दिलाना शायद बेमानी होगा कि प्रत्येक उपयोग के बाद, उन्हें धोया और सुखाया जाना चाहिए।

6) - वार्निश.

पहले से तैयार क्रिस्टल की सुरक्षा के लिए वार्निश की आवश्यकता होगी, क्योंकि शुष्क हवा में सुरक्षा के बिना यह उखड़ जाएगा, और गीली हवा में यह एक आकारहीन द्रव्यमान में फैल जाएगा।

7) - धुंधया फिल्टर पेपर।

क्रिस्टल विकास प्रक्रिया।

तैयार पानी के साथ एक कंटेनर को गर्म पानी (लगभग 50-60 डिग्री) में रखा जाता है, इसमें नमक धीरे-धीरे डाला जाता है, लगातार हिलाते हुए। जब नमक अब और नहीं घुल सकता है, तो घोल को दूसरे साफ कंटेनर में डाला जाता है ताकि पहले कंटेनर से तलछट उसमें न जाए। सर्वोत्तम शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए फ़िल्टर किए गए फ़नल के माध्यम से डाला जा सकता है।

अब, एक धागे पर पहले "निकाले गए" क्रिस्टल को इस घोल में उतारा जाता है ताकि यह बर्तन के नीचे और दीवारों को न छुए।

फिर बर्तनों को ढक्कन या किसी और चीज से ढक दें, लेकिन ताकि विदेशी वस्तुएं और धूल वहां न जाए।

कंटेनर को एक अंधेरी, ठंडी जगह पर रखें और धैर्य रखें - दिखाई देने की प्रक्रिया कुछ दिनों में शुरू हो जाएगी, लेकिन एक बड़ा क्रिस्टल बनने में कई सप्ताह लगेंगे।

जैसे ही क्रिस्टल बढ़ता है, तरल स्वाभाविक रूप से कम हो जाएगा, और इसलिए, हर दस दिनों में लगभग एक बार, उपरोक्त शर्तों के अनुसार तैयार किए गए एक नए समाधान को जोड़ना आवश्यक होगा।

सभी अतिरिक्त संचालन के दौरान, लगातार आंदोलनों, मजबूत यांत्रिक प्रभावों और महत्वपूर्ण तापमान में उतार-चढ़ाव की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए।

जब क्रिस्टल वांछित आकार तक पहुँच जाता है, तो इसे घोल से हटा दिया जाता है। यह बहुत सावधानी से किया जाना चाहिए, क्योंकि इस स्तर पर यह अभी भी बहुत नाजुक है। हटाए गए क्रिस्टल को नैपकिन का उपयोग करके पानी से सुखाया जाता है। सूखे क्रिस्टल को ताकत देने के लिए रंगहीन वार्निश के साथ लेपित किया जाता है, जिसके लिए आप घरेलू और मैनीक्योर दोनों का उपयोग कर सकते हैं।

और अंत में, मरहम में एक मक्खी।

इस तरह से उगाए गए क्रिस्टल का उपयोग पूर्ण नमक लैंप बनाने के लिए नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसमें एक विशेष प्राकृतिक खनिज - हैलाइट का उपयोग किया जाता है, जिसमें कई प्राकृतिक खनिज होते हैं।

लेकिन आपने जो किया है, उससे भी, किसी प्रकार का शिल्प बनाना काफी संभव है, उदाहरण के लिए, उसी नमक लैंप का एक लघु मॉडल, क्रिस्टल में एक छोटी सी एलईडी डालकर, इसे बैटरी से बिजली देना।

पूरी परियोजना का मुख्य विचार वैकल्पिक स्रोतों, मुख्य रूप से हवा और सूरज द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की आपूर्ति की निरंतरता सुनिश्चित करना है।

अल्फाबेट होल्डिंग कंपनी, जिसमें से Google एक हिस्सा है, में एक "X" डिवीजन है जो शुद्ध विज्ञान कथा की तरह दिखने वाली परियोजनाओं से संबंधित है। इनमें से एक परियोजना अभी लागू होने वाली है। इसे प्रोजेक्ट माल्टा कहा जाता है और इसमें बिल गेट्स हिस्सा लेने जा रहे हैं। सच है, सीधे तौर पर नहीं, बल्कि अपने ब्रेकथ्रू एनर्जी वेंचर्स फंड के जरिए। इसे लगभग 1 बिलियन डॉलर आवंटित करने की योजना है।

यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि वास्तव में धन कब आवंटित किया जाएगा, लेकिन सभी भागीदारों के इरादे गंभीर से अधिक हैं। एक ऊर्जा भंडारण का विचार, जिसका एक हिस्सा पिघला हुआ नमक का भंडार है, और एक ठंडा शीतलक है, वैज्ञानिक रॉबर्ट लाफलिन का है। वह स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में भौतिकी और अनुप्रयुक्त भौतिकी के प्रोफेसर हैं, लाफलिन को 1998 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला।

पूरी परियोजना का मुख्य विचार वैकल्पिक स्रोतों, मुख्य रूप से हवा और सूरज द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की आपूर्ति की निरंतरता सुनिश्चित करना है। हां, निश्चित रूप से, विभिन्न प्रकार की बैटरी प्रणालियां हैं जो आपको दिन के दौरान ऊर्जा संग्रहीत करने और रात में या समय की अवधि के दौरान इसे जारी करने की अनुमति देती हैं जो वैकल्पिक स्रोतों (बादल, शांत, आदि) के लिए समस्याग्रस्त हैं। लेकिन वे अपेक्षाकृत कम मात्रा में ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं। अगर हम किसी शहर, क्षेत्र या देश के पैमाने के बारे में बात करते हैं, तो ऐसे कोई बैटरी सिस्टम नहीं हैं।

लेकिन उन्हें लाफलिन के विचार का उपयोग करके बनाया जा सकता है। इसमें निम्नलिखित संरचनात्मक तत्व शामिल हैं:

• "हरित" ऊर्जा का एक स्रोत, जैसे पवन या सौर ऊर्जा संयंत्र जो ऊर्जा को भंडारण में स्थानांतरित करता है।
• इसके अलावा, विद्युत ऊर्जा ऊष्मा पंप को चलाती है, बिजली ऊष्मा में परिवर्तित होती है, और दो क्षेत्र बनते हैं - गर्म और ठंडा।
• गर्मी को पिघला हुआ नमक के रूप में संग्रहीत किया जाता है, इसके अलावा, एक "ठंडा जलाशय" भी होता है, यह एक अत्यधिक ठंडा शीतलक है (उदाहरण के लिए)।
• जब ऊर्जा की आवश्यकता होती है, एक "हीट इंजन" (एक प्रणाली जिसे एक एंटी-हीट पंप कहा जा सकता है) शुरू किया जाता है और बिजली फिर से उत्पन्न होती है।
• ऊर्जा की आवश्यक मात्रा सामान्य नेटवर्क को भेजी जाती है।

तकनीक को पहले ही लाफलिन द्वारा पेटेंट कराया जा चुका है, इसलिए अब यह केवल प्रौद्योगिकी और वित्त पोषण की बात है। परियोजना को स्वयं लागू किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कैलिफोर्निया में। पवन और सौर ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पन्न लगभग 300,000 kWh ऊर्जा यहाँ "खो" गई थी। तथ्य यह है कि इसका उत्पादन इतना अधिक किया गया था कि पूरी मात्रा को सहेजना संभव नहीं था। और यह 10,000 से अधिक घरों में ऊर्जा की आपूर्ति के लिए पर्याप्त है।

इसी तरह की स्थिति जर्मनी में विकसित हुई है, जहां 2015 में "हवा" बिजली का 4% खो गया था। चीन में, यह आंकड़ा आम तौर पर 17% से अधिक था।

दुर्भाग्य से, "X" के प्रतिनिधि परियोजना की संभावित लागत के बारे में कुछ नहीं कहते हैं। यह अच्छी तरह से हो सकता है कि, अगर ठीक से लागू किया जाए, तो नमक और ठंडा तरल के साथ ऊर्जा भंडारण की लागत पारंपरिक लिथियम बैटरी से कम होगी। हालाँकि, अब लिथियम-आयन बैटरी की लागत गिर रही है, और "गंदी" ऊर्जा की लागत लगभग समान स्तर पर है। इसलिए यदि माल्टा परियोजना के आरंभकर्ता पारंपरिक समाधानों के साथ प्रतिस्पर्धा करना चाहते हैं, तो उन्हें अपने सिस्टम में एक किलोवाट की लागत में उल्लेखनीय कमी लाने की आवश्यकता है।

जैसा भी हो, परियोजना का कार्यान्वयन निकट ही है, इसलिए जल्द ही हम सभी आवश्यक विवरणों का पता लगाने में सक्षम होंगे। प्रकाशित यदि इस विषय पर आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें हमारे प्रोजेक्ट के विशेषज्ञों और पाठकों से पूछें।

विद्युत ऊर्जा उद्योग उन कुछ क्षेत्रों में से एक है जहां उत्पादित "उत्पादों" का बड़े पैमाने पर भंडारण नहीं होता है। ऊर्जा का औद्योगिक भंडारण और विभिन्न प्रकार के भंडारण उपकरणों का उत्पादन बड़े विद्युत ऊर्जा उद्योग में अगला कदम है। अक्षय ऊर्जा स्रोतों के तेजी से विकास के साथ-साथ अब यह कार्य विशेष रूप से तीव्र है। आरईएस के निर्विवाद लाभों के बावजूद, एक महत्वपूर्ण मुद्दा बना हुआ है जिसे बड़े पैमाने पर शुरू करने और वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के उपयोग से पहले हल करने की आवश्यकता है। हालांकि पवन और सौर ऊर्जा पर्यावरण के अनुकूल हैं, उनकी पीढ़ी "आंतरायिक" है और बाद में उपयोग के लिए ऊर्जा को संग्रहीत करने की आवश्यकता है। कई देशों के लिए, एक विशेष रूप से जरूरी काम मौसमी ऊर्जा भंडारण के लिए प्रौद्योगिकियों को प्राप्त करना होगा - इसकी खपत में बड़े उतार-चढ़ाव के कारण। Ars Technica ने सर्वश्रेष्ठ ऊर्जा भंडारण तकनीकों की एक सूची तैयार की है, हम उनमें से कुछ के बारे में बात करेंगे।

हाइड्रोलिक संचायक

बड़ी मात्रा में ऊर्जा भंडारण के लिए सबसे पुरानी, ​​सुस्थापित और व्यापक तकनीक। संचायक के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है: दो पानी के टैंक हैं - एक दूसरे के ऊपर स्थित है। जब बिजली की मांग कम होती है, तो ऊर्जा का उपयोग ऊपरी जलाशय में पानी पंप करने के लिए किया जाता है। बिजली की खपत के चरम घंटों के दौरान, पानी को वहां स्थापित हाइड्रोइलेक्ट्रिक जनरेटर में बहा दिया जाता है, पानी टरबाइन को घुमाता है और बिजली पैदा करता है।

भविष्य में, जर्मनी हाइड्रोलिक संचायक बनाने के लिए पुरानी कोयला खदानों का उपयोग करने की योजना बना रहा है, और जर्मन शोधकर्ता समुद्र तल पर रखे गए हाइड्रोनोजेनरेशन के लिए विशाल कंक्रीट के गोले बनाने के लिए काम कर रहे हैं। रूस में, मॉस्को क्षेत्र के सर्गिएव पोसाद जिले में बोगोरोडस्कॉय गांव के पास कुन्या नदी पर स्थित ज़ागोर्स्काया जीएईएस है। ज़ागोर्स्क एचपीएसपी केंद्र की ऊर्जा प्रणाली का एक महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचा तत्व है, यह आवृत्ति और बिजली प्रवाह के स्वचालित विनियमन में भाग लेता है, साथ ही दैनिक पीक लोड को कवर करता है।

जैसा कि इगोर रियापिन, एसोसिएशन के विभाग के प्रमुख "ऊर्जा उपभोक्ताओं के समुदाय" ने "नई ऊर्जा" सम्मेलन में कहा: स्कोल्कोवो बिजनेस स्कूल के ऊर्जा केंद्र द्वारा आयोजित ऊर्जा का इंटरनेट, दुनिया में सभी हाइड्रोक्यूमुलेटरों की स्थापित क्षमता लगभग 140 गीगावॉट है, इस तकनीक के फायदों में बड़ी संख्या में चक्र और लंबी सेवा जीवन शामिल है, दक्षता लगभग 75-85% है। हालांकि, हाइड्रोलिक संचायकों की स्थापना के लिए विशेष भौगोलिक परिस्थितियों की आवश्यकता होती है और यह महंगा होता है।

संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण

ऊर्जा भंडारण का यह तरीका सिद्धांत रूप में हाइड्रोजेनरेशन के समान है - हालांकि, पानी के बजाय, हवा को टैंकों में पंप किया जाता है। एक मोटर (विद्युत या अन्य) की मदद से, हवा को संचायक में पंप किया जाता है। ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, संपीड़ित हवा को छोड़ा जाता है और टरबाइन को घुमाता है।

इस तरह के भंडारण का नुकसान इस तथ्य के कारण कम दक्षता है कि गैस संपीड़न के दौरान ऊर्जा का हिस्सा थर्मल रूप में परिवर्तित हो जाता है। दक्षता 55% से अधिक नहीं है, तर्कसंगत उपयोग के लिए, भंडारण के लिए बहुत सस्ती बिजली की आवश्यकता होती है, इसलिए फिलहाल प्रौद्योगिकी का उपयोग मुख्य रूप से प्रायोगिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है, दुनिया में कुल स्थापित क्षमता 400 मेगावाट से अधिक नहीं है।

सौर ऊर्जा भंडारण के लिए पिघला हुआ नमक

पिघला हुआ नमक लंबे समय तक गर्मी बरकरार रखता है, इसलिए इसे सौर तापीय संयंत्रों में रखा जाता है, जहां सैकड़ों हेलियोस्टैट्स (धूप में केंद्रित बड़े दर्पण) सूर्य के प्रकाश की गर्मी एकत्र करते हैं और तरल को अंदर गर्म करते हैं - पिघले हुए नमक के रूप में। फिर इसे जलाशय में भेजा जाता है, फिर भाप जनरेटर के माध्यम से यह टरबाइन चलाता है, इसलिए बिजली उत्पन्न होती है। लाभों में से एक यह है कि पिघला हुआ नमक उच्च तापमान पर संचालित होता है - 500 डिग्री सेल्सियस से अधिक, जो भाप टरबाइन के कुशल संचालन में योगदान देता है।

यह तकनीक काम के घंटे बढ़ाने, या परिसर को गर्म करने और शाम को बिजली प्रदान करने में मदद करती है।

दुबई में एक ही स्थान में एकजुट, सौर ऊर्जा संयंत्रों का दुनिया का सबसे बड़ा नेटवर्क, मोहम्मद बिन राशिद अल मकतूम सोलर पार्क में इसी तरह की तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

फ्लो-थ्रू रेडॉक्स सिस्टम

फ्लो बैटरी इलेक्ट्रोलाइट का एक विशाल कंटेनर है जो एक झिल्ली से होकर गुजरता है और एक विद्युत आवेश बनाता है। इलेक्ट्रोलाइट वैनेडियम हो सकता है, साथ ही जस्ता, क्लोरीन या खारे पानी के समाधान भी हो सकते हैं। वे विश्वसनीय, संचालित करने में आसान और लंबी सेवा जीवन वाले हैं।

जबकि कोई व्यावसायिक परियोजना नहीं है, कुल स्थापित क्षमता 320 मेगावाट है, मुख्यतः अनुसंधान परियोजनाओं के ढांचे के भीतर। मुख्य प्लस अब तक लंबी अवधि के ऊर्जा उत्पादन के साथ एकमात्र बैटरी तकनीक है - 4 घंटे से अधिक। नुकसान में भारीपन और रीसाइक्लिंग तकनीक की कमी है, जो सभी बैटरियों के लिए एक आम समस्या है।

क्लीन टेक्निका के अनुसार, जर्मन पावर प्लांट EWE की जर्मनी में गुफाओं में दुनिया की सबसे बड़ी 700 MWh फ्लो बैटरी बनाने की योजना है, जहां प्राकृतिक गैस का भंडारण किया जाता था।

पारंपरिक बैटरी

ये लैपटॉप और स्मार्टफोन में इस्तेमाल होने वाली बैटरी के समान हैं, केवल औद्योगिक आकार में। टेस्ला पवन और सौर स्टेशनों के लिए ऐसी बैटरी की आपूर्ति करती है, जबकि डेमलर इसके लिए पुरानी कार बैटरी का उपयोग करता है।

थर्मल वाल्ट

एक आधुनिक घर को ठंडा करने की जरूरत है - खासकर गर्म जलवायु वाले क्षेत्रों में। थर्मल स्टोरेज रात के दौरान टैंकों में जमा पानी को फ्रीज करने की अनुमति देते हैं, दिन के दौरान बर्फ पिघलती है और घर को ठंडा करती है, बिना सामान्य महंगे एयर कंडीशनर और अनावश्यक ऊर्जा लागत के।

कैलिफोर्निया की कंपनी Ice Energy ने ऐसे कई प्रोजेक्ट विकसित किए हैं। उनका विचार है कि बर्फ का उत्पादन केवल ऑफ-पीक बिजली भार के दौरान होता है, और फिर, अतिरिक्त बिजली का उपयोग करने के बजाय, बर्फ का उपयोग परिसर को ठंडा करने के लिए किया जाता है।

आइस एनर्जी ऑस्ट्रेलियाई फर्मों के साथ साझेदारी कर रही है जो आइस बैटरी तकनीक को बाजार में लाना चाहती हैं। ऑस्ट्रेलिया में, सक्रिय सूर्य के कारण, सौर पैनलों का उपयोग विकसित किया गया है। सूर्य और बर्फ के संयोजन से घरों की समग्र ऊर्जा दक्षता और स्थिरता में वृद्धि होगी।

चक्का

सुपर फ्लाईव्हील एक जड़त्वीय ड्राइव है। इसमें संग्रहीत गति की गतिज ऊर्जा को डायनेमो का उपयोग करके बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। जब बिजली की आवश्यकता होती है, तो डिजाइन चक्का को धीमा करके विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।