محققین نے سٹینلیس سٹیل کا استعمال کرتے ہوئے دنیا کا پہلا فیول سیل تیار کیا، جو اسمارٹ فونز کو ایک ہفتے کے لیے طاقت دینے اور ڈرون کی پرواز کا وقت ایک گھنٹے سے زیادہ بڑھانے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

گزشتہ دہائی کے دوران، موبائل ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے۔ اسمارٹ فونز، سمارٹ گھڑیاں، کیمرے اور ڈرون پہلے سے زیادہ ذہین اور طاقتور ہو گئے ہیں۔

تاہم، ان ٹیکنالوجیز کی ترقی کو ہمیشہ ایک بڑے چیلنج کا سامنا رہا ہے: توانائی کی فراہمی۔

اسٹیل مواد کی جدید ایپلی کیشنز کے ساتھ، اس حد کو جلد ہی دور کیا جا سکتا ہے، جو مستقبل کے الیکٹرانک آلات کے لیے پاور سلوشنز کی ایک نئی نسل تشکیل دے گا۔

طویل-پائیدار بیٹری ٹیکنالوجی

جنوبی کوریا میں پوہانگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے محققین نے، پروفیسر گیونگ مین چوئی اور ڈاکٹریٹ کے محقق کون جونگ کم کی قیادت میں، کم سے کم تھرمل صلاحیت کے ساتھ غیر محفوظ سٹینلیس سٹیل کو پتلی-فلم الیکٹرولائٹس اور الیکٹروڈ کے ساتھ ملا کر ایک نئی قسم کا فیول سیل تیار کیا۔

نیا ڈیزائن روایتی لیتھیم-آئن بیٹریوں کے مقابلے میں بہتر پائیداری اور طویل سروس لائف پیش کرتا ہے۔

فیول سیل ایک ہی چارج کے بعد ایک ہفتے تک اسمارٹ فون کو پاور دے سکتا ہے۔

محققین نے ایک چھوٹا سا ٹھوس آکسائیڈ فیول سیل (SOFC) تیار کیا جو اسمارٹ فونز کو تقریباً ایک ہفتے اور ڈرون کو ایک گھنٹے سے زیادہ چلانے کے لیے کافی توانائی فراہم کر سکتا ہے۔

انہوں نے یہ بھی تجویز کیا کہ اس کے ساختی فوائد کی بنیاد پر، ٹیکنالوجی کو ممکنہ طور پر اگلی نسل کے آٹوموٹو پاور سسٹمز کے لیے بڑے اور زیادہ سستی ایندھن کے خلیوں میں تیار کیا جا سکتا ہے۔

آکسائیڈ الیکٹرولائٹ کا استعمال کرتے ہوئے، ایندھن کا سیل آکسیجن آئنوں کو فیول الیکٹروڈ میں منتقل کرتا ہے، ہائیڈروجن کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔

روایتی چھوٹے ٹھوس آکسائیڈ ایندھن کے خلیے اکثر سلیکون کو معاون مواد کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، سلیکون اور الیکٹرولائٹ مواد کے درمیان تھرمل عدم مطابقت آپریشن کے دوران تیزی سے انحطاط کا باعث بن سکتی ہے۔

سٹینلیس سٹیل کور

ان حدود پر قابو پانے کے لیے، پروفیسر چوئی نے غیر محفوظ سٹینلیس سٹیل پر مبنی ڈیزائن کا انتخاب کیا۔

سلیکون پر مبنی ڈھانچے کے مقابلے میں، سٹینلیس سٹیل کے ڈیزائن نے ایندھن کے سیل کی کارکردگی اور استحکام کو بہتر بنایا۔

پروفیسر چوئی اور ان کی تحقیقی ٹیم کے مطابق، سٹینلیس سٹیل کو اس کی بہترین تھرموڈینامک استحکام، میکانکی طاقت، اور آکسیڈیشن اور کمی کے رد عمل کے خلاف مزاحمت کی وجہ سے منتخب کیا گیا تھا۔

توانائی کے جدید آلات جیسے مائیکرو{{0}SOFC سسٹمز کے لیے، مواد کا انتخاب اہم ہے۔ سٹینلیس سٹیل کی مصنوعات جیسے کہ 304 سٹینلیس سٹیل پلیٹ ان کی متوازن سنکنرن مزاحمت، مکینیکل خصوصیات اور من گھڑت کارکردگی کی وجہ سے صحت سے متعلق ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔

دریں اثنا، 316 سٹینلیس سٹیل پلیٹ اپنے مولبڈینم کے مواد کی وجہ سے سنکنرن مزاحمت کو بہتر بناتی ہے، جس سے یہ زیادہ ضروری ماحول کے لیے موزوں ہوتی ہے جہاں مادی استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔

توانائی کی ایپلی کیشنز کے لیے اعلی درجے کی سٹینلیس سٹیل مینوفیکچرنگ

چھوٹے ایندھن کے سیل کو ٹیپ کاسٹنگ اور لیمینیشن پروسیس (TCL) کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا، جو کہ 3D پرنٹنگ سے ملتی جلتی ایک تکنیک ہے جو پتلی پرتوں کے ڈھانچے کی درست پیداوار کو قابل بناتی ہے۔

سٹینلیس سٹیل شیٹ کا استعمال انجینئرز کو ساختی طاقت کو برقرار رکھتے ہوئے ہلکے وزن اور انتہائی درست اجزاء تیار کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

اگلی-جنریشن انرجی ٹیکنالوجیز کے لیے، مینوفیکچررز کو تیزی سے ایسے مواد کی ضرورت ہوتی ہے جو یکجا ہوں:

• اعلی طاقت
• تھرمل استحکام
• سنکنرن مزاحمت
• عین مطابق جہتی کنٹرول

یہ تقاضے سٹینلیس سٹیل کو جدید الیکٹرانک اور توانائی سے متعلقہ ایپلی کیشنز کے لیے ایک اہم مادی انتخاب بناتے ہیں۔

پورٹیبل پاور کا مستقبل

سائنسی رپورٹس میں شائع ہونے والی تحقیق نے ظاہر کیا کہ پتلی-فلم-ڈیزائن کردہ چھوٹے ٹھوس آکسائیڈ فیول سیلز (مائیکرو-SOFCs) اعلی مخصوص توانائی اور توانائی کی کثافت حاصل کر سکتے ہیں۔

اگر کامیابی سے تجارتی بنا دیا جاتا ہے، تو یہ ٹیکنالوجی پورٹیبل الیکٹرانک آلات میں لتیم بیٹریوں کو جزوی طور پر بدل سکتی ہے۔

محققین نے وضاحت کی کہ یہ بیٹری ٹیکنالوجی پورٹیبل الیکٹرانکس کے لیے موزوں ہے جس کے لیے ہائی پاور ڈینسٹی اور تیز تھرمل سائیکلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

اگرچہ اسمارٹ فونز، لیپ ٹاپ، پہننے کے قابل آلات، اور ڈرونز کی بڑی ایپلی کیشنز ہونے کی توقع کی جاتی ہے، تاہم ممکنہ استعمال کنزیومر الیکٹرانکس سے کہیں زیادہ ہیں۔

مستقبل کی ایپلی کیشنز میں الٹرا-لائٹ ہوائی جہاز جیسے ای-گل، اگلی-جنریشن کے سمارٹ ہومز، اور یہاں تک کہ الیکٹرک گاڑیاں جیسے ٹیسلا ماڈل 3 شامل ہو سکتی ہیں۔

جیسے جیسے توانائی کی ٹیکنالوجیز ترقی کرتی رہیں گی، جدید مواد بشمول پریسجن سٹینلیس سٹیل کے اجزاء، سٹینلیس سٹیل کی چادریں، اور سٹینلیس سٹیل پلیٹیں فیول سیلز، الیکٹرانکس اور صاف توانائی کے نظام میں جدت طرازی کی حمایت کرتی رہیں گی۔