ශක්ති ප්‍රජාතන්ත්‍රීකරණය: බැටරියට විකලපයක්

ප‍්‍රජාතන්ත‍්‍රවාදය ගැන කතා කරන විට අපට නිතැතින්ම සිහියට එන්නේ දේශපාලනය, මැතිවරණ ආදියයයි. එහෙත් ගියවර පළවූ ලිපියේ ‘විදුලිය ප‍්‍රජාතන්ත‍්‍රවාදී කරණයේ ප‍්‍රධාන මුරගලක් තමයි බැටරිය’ යනුවෙන් සඳහන් වූවා ඔබට මතක ඇති. විදුලිය ප‍්‍රජාතන්ත‍්‍රවාදීකරණය යනු කිම? ඉන් අදහස් කෙරෙන්නේ විදුලිය සැපයීම රජයක හෝ එවන් පාලන තන්ත‍්‍රයක නැතිනම් සමාගමක ඒකාධීකාරයට යටත්ව පවතින්නේ නැතිව ජනතාවට තම තමන්ගේ පාලනය යටතට භාරවීමයි. වැඩි දියුණු කළ බැටරියක් මේ කාර්යයේදී ජනතාවට මනා සහායක් සපයනවා විය හැකිය.

එවන් කාර්යක්ෂම, ආරක්ෂාකාරී, මිළ අඩු බැටරියක් නිපදවීමේ ප‍්‍රයත්න කිහිපයක් ගැනම ගියවර පළවූ  ලිපියෙන් දක්වා තිබුණි. (මෙතැනින් කියවන්න) එහෙත් එය, මහත් පරිශ‍්‍රමයක් දැරිය යුතු, සාර්ථකත්වය ගැන ස්ථීරවම කිව නොහැකි අතිශය දුෂ්කර කාර්යයකි. එහෙයින් ස්වභාවිකවම සිතට නැගෙන ප‍්‍රශ්නයක් ඇත: ශක්තිය ගබඩා කිරීමට සහ සැපයීමට, වෙනත් හොඳ උපකරණයක් නැද්ද? පර්යේෂකයන් කල්පනා කරන්නේ ඒ ගැනයි. ඉන් හැඟෙන්නේ අපට අවශ්‍ය ශක්තිය ලබාදීම, අපට  ඕනෑ අන්දමට ලබාදීම සහ එමගින් අප ශක්තිය යොදා ගන්නා අන්දම විප්ලවීය වෙනසකට භාජනය කිරීම පිණිස,  අප බැටරියකට එහායින්, ඔව් ඉන්  ඔබ්බෙන් සිතීමට කාලය පැමිණ ඇත්ද යන්නද?

ප‍්‍රතිආරෝපණය කළ හැකි බැටරි, ශක්තිය ගබඩා කරන්නේ ආපසු හැරවිය හැකි (reversible) රසායනික ප‍්‍රතිචාරයන් ක්‍රියාවට නැංවීමෙනි. මෙහිදී අයන(ions) ගබඩාකරන අතර  ඒවා ධන සහ සෘන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර ගලායයි. ටෙස්ලා සහ සැම්සුන්ග් සමාගම් දෙකටම පොදු ලිතියම් සංයෝග වැනි යෝග්‍ය ද්‍රව්‍ය වල ශක්තිය විශාල ප‍්‍රමාණයක් ගබඩා කළ හැකිය. එසේ වුවද, ඒවා ආරෝපණය සහ විසර්ජනය (discharge) සෙමින් සිදුවන අතර එසේ කිරීමේ දී රත්වීමට ලක්වේ. සැම්සුන්ග් සමාගමේ Note 7 ජංගම බුහුටි දුරකතන ගිනිිගෙන විනාශ වූ හදිය ගැන ඔබත් අසා තිබෙන්නට පුළුවන. සමාගම 2017 දී අනාවරණය කළේ එය ඔවුන් යොදා ගත් බැටරියේ දෝෂයක් නිසා සිදු වූ බවයි. විවිධ උපාංග වෙන් කර තැබීමට යොදා ගත්    වෙන්කුරු හෙවත් ඈත්කඩ(separators) දුර්වලතාව මේ අභාග්‍යයට මුල්විය.  ආරක්ෂාව පිළිබඳ එවැනි ගැටළු මෙන්ම ලිතියම් බැටරිවල අධික වියදම හේතුවෙන් දිගු කාලයක් තිස්සේම රසායන විද්‍යාඥයෝ වඩාත් හොඳ ‘යමක්’ සෙවිමෙහිලා උත්සුක වෙති.

කෙසේ වෙතත්, විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ගබඩා කර ගැනීමට හැකිවන එකම මාර්ගය රසායන විද්‍යාව හරහා පමණක් නොවේ. ධාරිත‍්‍රක(capacitors) නම් උපකරණ තුළ ශක්තිය ලෝහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතරේ විද්‍යුත් ක්ෂේත‍්‍රයක භෞතිකව ගබඩා කර තබනු ලැබේ. බැටරිය දිගු දුර ධාවකයෙකු නම් ධාරිත‍්‍රක කෙටි දුර ධාවන ශූරයන්ය. ඇසිල්ලකින් ආරෝපණය හා විසර්ජනය වෙමින්, කාර්ය සාධනයට කිසිදු අවහිරයක් නැතිව යළි යළිත් එයම කිරීමේ හැකියාව ධාරිත‍්‍රකවලට ඇත. කැමරාවල ප්ලෑෂ් ආලෝකය flash= ඒක්ෂණාලෝකය හෙවත් සැනෙළිිය) සඳහා දැනටත් යොදන්නේ ඒවාය.

ඒ කාරණාව එසේ වුවද, කැමරා සැනෙළියක් (camera flash) ලෙස මෝටර් රියක් ධාවනය කළ නොහැකිය. පෙට‍්‍රල් කිලෝග‍්‍රෑමයක් තුළ වොට් පැය 4000 ක ඵලදායී ශක්තිය අඩංගු වේ. ඒ කියන්නේ ටෙස්ලා සමාගම් වර්තමාන මෝටර්රියවල ඇති බැටරි මෙන් 30 ගුණයක ශක්තියයි. මෙතැනදී වුණත් සංසන්දනාත්මකව බැලූවොත් සම්ප‍්‍රාදයාණුකුල ධාරිත‍්‍රකයක රැඳවිය හැක්කේ 1000 ගුණයක් අඩු ප‍්‍රමාණයකි. එනම් කිලෝග‍්‍රෑමයකට 0.1 ක වොට් පැයකි. ඔබේ මෝටර් රිය පෙට‍්‍රල් ටැංකිය පිර වූ විට කිලෝමීටර 500 ක් යා හැකි නම් එම බරටම ධාරිත‍්‍රක භාවිත කළහොත් ධාවනය කළ හැක්කේ මීටර 16 කට අඩු ප‍්‍රමාණයකි.  මේ අන්දමට ගත්විට සාම්ප‍්‍රදායණුකූල ධාරිත‍්‍රකයක් කිසිදා බැටරියකට තරඟයක් දිය හැකි යයි කිසිසේත් සිතිය නොහැක. හැබැයි ඉතින් බොහොම දෙනෙකුටත් ඔය විදිහේම අදහස් පහළ වන්නට ඇත. ඔව්, ටෙස්ලා ප‍්‍රධාන විධායක නිළධාරී (CEO ) එලන් මස්ක් ට පවා එලෙස සිතෙන්න ඇත.

“අනාගත ශක්ති ප‍්‍රභවය ගැන පුරෝකතනයක් කරනවා නම් මට නම් හිතෙන්නේ වැඩි ඉඩකඩක් තියෙන්නේ ධාරිත‍්‍රකයකට මිස බැටරියකට නෙවෙයි”, ඔහු 2011 වසරේ දී කියා සිටියේය. එයින් කියැවුනේ ධාරිත‍්‍රකයේ අඛණ්ඩ පරිණාමය  සලසනු වස්  මග පෙන්වීමට ඔහුගේ කැපවීමයි. ඔය පරිණාමයට ඇත්තටම මුල පිරෙන්නේ 1966 දීය. ඒ අවධියේ ඔහයිහෝ හි Standard Oil  සමාගමේ රොබට් රයිට්මයර් ඉන්ධන ගබඩා කිරීමේ අනාගතය ගැන සලකා බලමින් සිටි කණ්ඩායමක පාර්ශවකරුවෙක් විය.

ධාරිත‍්‍රකයක් තුළ ගබඩා කළ හැකි ආරෝපණය රඳා පවතින්නේ එහි ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය මත බව ඔහු දැන සිිටියේය. එහෙම නම් වැඩි ආරෝපණ ප‍්‍රමාණයක් අඩුක්කු කිරීමට හැකිවන පරිදි පෘෂ්ඨයන් වඩාත්  ස්පොන්ජි ගතියක්(උරාගැනීමට හැකියාවක්) ඇති කළොත් හොඳ නැද්ද? ඔහුට සිතුනේය. ඉතා කුඩා සිදුරු මිලියන ගණනාවක් රසායනිකව විදින ලද සිහින් කාබන් ස්තරයකින් ලේප කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහිත බැටරියක් හෙතෙම නිපදවීය. මෙහි සක‍්‍රීය කළ කාබන් තමයි සාමාන්‍යයෙන් කෝපීවලින් කැෆේන් ඉවත් කිරීමට යොදා ගන්නේ.  එහි පිටත  පෘෂ්ඨයට වඩා, ලක්ෂවාරයක් (100,000) විශාල ඇතුළත   පෘෂ්ඨයක් සතුය. එය සාර්ථක විය — රයිට්මයර්ගේ ‘‘සුපිරි ධාරිත‍්‍රකය’’ සම්ප‍්‍රදායණුකූල ධාරිත‍්‍රකයකට වඩා 10 ගුණයක ශක්තිය ගබඩා කෙරිණි.

ඊළඟ ලිපියෙන් අපි තවදුරටත් සුපිරි ධාරිත‍්‍රක ගැන කතා කරමු.

NEW SCIENTIST (THE COLLECTION): ESSENTIAL KNOWLEDGE (VOL FOUR-ISSUE THREE)  CHAPTER 10  Powering the Future හි HELP FOR HEROES යන කොටස ඇසුරෙනි