I. নিকেল-ধাতু হাইড্রাইড ব্যাটারি:
টাইটানিয়ামের মূল ভূমিকা-ভিত্তিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ অ্যালয়স নিকেল-ধাতু হাইড্রাইড (Ni-MH) ব্যাটারি হল টাইটানিয়াম ভিত্তিক উপাদানগুলির সবচেয়ে পরিপক্ক অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে একটি। তাদের নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড একটি হাইড্রোজেন স্টোরেজ সংকর ধাতু ব্যবহার করে, এবং টাইটানিয়াম-ভিত্তিক খাদগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় তাদের চমৎকার বিপরীতমুখী হাইড্রোজেন শোষণ এবং শোষণ বৈশিষ্ট্যের কারণে মূল কাঁচামাল। উদাহরণস্বরূপ, Ti-Fe এবং Ti-Ni সংকর ধাতু, আন্তঃধাতু যৌগ গঠনের মাধ্যমে, -20 ডিগ্রি থেকে 60 ডিগ্রি তাপমাত্রার পরিসরে স্থিরভাবে কাজ করতে পারে এবং তাদের ক্ষমতা প্রচলিত নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারির দ্বিগুণ। জাপানে বিকশিত মাল্টি-কম্পোনেন্ট TiNi অ্যালয় হাইড্রোজেন ডিফিউশন পাথকে অপ্টিমাইজ করে ব্যাটারির চার্জ-ডিসচার্জ দক্ষতা এবং সাইকেল লাইফকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।
2.টাইটানিয়াম-ভিত্তিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ অ্যালয়গুলির সুবিধা হল:
1. উচ্চ নির্দিষ্ট ক্ষমতা: AB-টাইপ টাইটানিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয় (যেমন TiFe) এর তাত্ত্বিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ ক্ষমতা 1.86 wt%;
2. দীর্ঘ জীবনকাল: 1000 চক্রের পরে, ক্ষমতা ধরে রাখার হার এখনও 80% অতিক্রম করে;
3. পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ: ক্যাডমিয়াম-যুক্ত সামগ্রী প্রতিস্থাপন করা, ভারী ধাতু দূষণের ঝুঁকি দূর করে৷ বর্তমানে, টাইটানিয়াম-ভিত্তিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ অ্যালয়গুলি বৈদ্যুতিক যান, বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যার বৈশ্বিক বার্ষিক উৎপাদন 100,000 টন ছাড়িয়ে যায়। ২. লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি: লিথিয়াম টাইটানেটের "নিরাপত্তা বিপ্লব" লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষেত্রে, লিথিয়াম টাইটানেট (Li₄Ti₅O₁₂) একটি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে একটি প্রযুক্তিগত বিপ্লবের সূত্রপাত করেছে৷ এর অনন্য স্পিনেল গঠন নিশ্চিত করে যে লিথিয়াম-আয়ন সন্নিবেশ/নিষ্কাশনের সময় ভলিউম পরিবর্তন 1%-এর কম হয়, যা ঐতিহ্যবাহী গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডের সহজ পাল্ভারাইজেশন এবং স্বল্প আয়ুষ্কালের সমস্যার সমাধান করে। গ্রী টাইটানিয়াম নিউ এনার্জির ন্যানো-লিথিয়াম টাইটানেট উপাদান, মেসোপোরাস মাইক্রোস্ফিয়ার সেলফ-ক্রিস্টালাইজেশন প্রযুক্তির মাধ্যমে, 6 মিনিটের দ্রুত চার্জিং, 30,000 সাইকেল লাইফ এবং -50 ডিগ্রি থেকে 60 ডিগ্রির বিস্তৃত তাপমাত্রার মধ্যে স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা অর্জন করে।
লিথিয়াম টাইটানেট ব্যাটারির মূল সুবিধা হল:
1. অভ্যন্তরীণভাবে নিরাপদ: কোন আগুন বা বিস্ফোরণ নয়, কঠোর পরীক্ষা যেমন সুই অনুপ্রবেশ এবং এক্সট্রুশন পাস করা;
2. আল্ট্রা-দীর্ঘ জীবনকাল: ক্যালেন্ডারের আয়ু 20 বছরের বেশি, মোট আয়ুষ্কাল খরচের 60% হ্রাস সহ;
3. দ্রুত চার্জিং পারফরম্যান্স: 10C চার্জ/ডিসচার্জ হারে ধারণ ক্ষমতা 90% এ পৌঁছেছে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ, শিল্প ও বাণিজ্যিক শক্তি সঞ্চয়স্থান এবং রেল পরিবহনের মতো পরিস্থিতিতে এটিকে প্রভাবশালী করে তোলে। উদাহরণ স্বরূপ, চীন তার মরুভূমির গ্রিডে গ্রী টাইটানিয়াম ব্যাটারি ব্যবহার করে-মিলিসেকেন্ড স্তরের জড়তা সমর্থন এবং গ্রিডের স্থিতিশীলতা উন্নত করতে টাইপ এনার্জি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশনে।
III. সৌর কোষ:
টাইটানিয়ামের কার্যক্ষমতায় অগ্রগতি-ভিত্তিক উপাদান ফটোভোলটাইক ক্ষেত্রে, টাইটানিয়াম উপাদানগুলি তৃতীয়-প্রজন্মের সৌর কোষ প্রযুক্তির বিকাশকে চালিত করছে৷ জাপানে বিকশিত একটি টাইটানিয়াম-ভিত্তিক সৌর কোষ টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (TiO₂) এবং সেলেনিয়ামের একটি যৌগিক গঠন ব্যবহার করে। ইন্টারলেয়ার আনুগত্য অপ্টিমাইজ করে, এটি ঐতিহ্যগত সিলিকন কোষের তুলনায় 1000 গুণে শক্তি রূপান্তর দক্ষতা বৃদ্ধি করে। এই প্রযুক্তিটি ঐতিহ্যবাহী সিলিকন ভিত্তিক কোষের 29% দক্ষতার সিলিং- ভেঙ্গে যায়, এবং টাইটানিয়ামের শক্তিশালী জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা 25 বছরেরও বেশি সময় পর্যন্ত ব্যাটারির আয়ু বাড়ায়। টাইটানিয়াম-ভিত্তিক সৌর কোষের উদ্ভাবনগুলির মধ্যে রয়েছে: 1. উপাদান উদ্ভাবন: সিলিকন{13}}ভিত্তিক উপকরণ ত্যাগ করা এবং একটি TiO₂/সেলেনিয়াম হেটারোজাংশন গঠন গ্রহণ করা; 2. প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশান: পারমাণবিক স্তর জমা (ALD) প্রযুক্তির মাধ্যমে ইন্টারফেসিয়াল বন্ধন উন্নত করা; 3. খরচ হ্রাস: একটি নতুন নিষ্কাশন প্রক্রিয়া অ্যালুমিনিয়ামের দামের কাছাকাছি গিয়ে টাইটানিয়ামের খরচ 80% কমিয়ে দেয়। যদিও এই প্রযুক্তি এখনও পরীক্ষাগার পর্যায়ে রয়েছে, তবে এর সম্ভাবনা বিশ্বব্যাপী মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। যদি ব্যাপক উৎপাদন করা হয়, একটি একক ফোটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশনের পদচিহ্ন 90% হ্রাস করা যেতে পারে, যা পরিষ্কার শক্তির জনপ্রিয়করণকে ত্বরান্বিত করে।
IV লিড-অ্যাসিড ব্যাটারি:
টাইটানিয়ামের উন্নত স্থায়িত্ব-ভিত্তিক গ্রিড ঐতিহ্যগত সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির ক্ষেত্রে, টাইটানিয়াম-ভিত্তিক গ্রিড প্রযুক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যাটারির আয়ুকে উন্নত করে। সীসা-টাইটানিয়াম ধাতুপট্টাবৃত গ্রিড প্রথাগত সীসা-ক্যালসিয়াম সংকর ধাতুর তুলনায় সালফিউরিক অ্যাসিড ইলেক্ট্রোলাইটে তিনগুণ ক্ষয় প্রতিরোধের প্রদর্শন করে, এটির চক্রের আয়ু 1500 চক্রের উপরে প্রসারিত করে। অধিকন্তু, লাইটওয়েট টাইটানিয়াম-ভিত্তিক ডিজাইন ব্যাটারির ওজন 20% কমিয়ে দেয়, এটিকে গভীর-সমুদ্র অনুসন্ধান এবং উচ্চ{11}}উচ্চতার যোগাযোগের মতো চরম পরিবেশের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
টাইটানিয়াম-ভিত্তিক সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির জন্য উন্নতির দিকনির্দেশ:
1. ক্যাথোড অপ্টিমাইজেশান: সালফেশন দমন করতে সাব-টাইটানিয়াম অক্সাইড সিরামিক গ্রিড ব্যবহার করে;
2. ইলেক্ট্রোলাইট উন্নতি: নিম্ন তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা উন্নত করতে টাইটানেট এস্টার অ্যাডিটিভ যোগ করা;
3. কাঠামোগত উদ্ভাবন: শক্তির ঘনত্ব 15% বৃদ্ধি করার জন্য বাইপোলার ক্ষত ব্যাটারি তৈরি করা।
V. প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যত সম্ভাবনা যদিও টাইটানিয়াম ব্যাটারি সামগ্রীতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তবুও এটি খরচ এবং প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়: 1. উপাদানের খরচ: লিথিয়াম টাইটানেট অ্যানোড উপাদানের মূল্য গ্রাফাইটের তুলনায় 5-10 গুণ; 2. উত্পাদন প্রক্রিয়া: টাইটানিয়াম-ভিত্তিক সৌর কোষগুলিকে বড়-স্কেলের আবরণ প্রযুক্তির মাধ্যমে ভাঙতে হবে; 3. রিসাইক্লিং সিস্টেম: টাইটানিয়াম-ভিত্তিক ব্যাটারি রিসাইক্লিং প্রযুক্তি এখনও পরিপক্ক নয়, এবং একটি বন্ধ-লুপ শিল্প চেইন স্থাপন করা প্রয়োজন৷