توانائی کا نیا شعبہ حال ہی میں عروج پر ہے۔ آج ہم بیٹریوں اور موبائل فون کی بیٹریوں کی ترقی اور کام کرنے کے اصولوں کے بارے میں بات کریں گے۔

1. بیٹری کے کام کرنے کا اصول

وہ آلہ جو براہ راست کیمیائی توانائی، روشنی توانائی، حرارت کی توانائی وغیرہ کو برقی توانائی میں تبدیل کر سکتا ہے اسے بیٹری کہا جاتا ہے۔ اس میں کیمیائی بیٹریاں، جوہری بیٹریاں، وغیرہ شامل ہیں، اور جسے ہم عام طور پر بیٹریاں کہتے ہیں اس سے مراد کیمیکل بیٹریاں ہیں۔

عملی کیمیکل بیٹریوں کو بنیادی بیٹریوں اور جمع کرنے والوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ہماری روزمرہ زندگی میں جن بیٹریوں سے ہم رابطے میں آتے ہیں وہ بنیادی طور پر جمع کرنے والے ہوتے ہیں۔ بیٹری کو استعمال سے پہلے چارج کرنے کی ضرورت ہے، اور پھر اسے ڈسچارج کیا جا سکتا ہے۔ چارج کرتے وقت، برقی توانائی کیمیائی توانائی میں بدل جاتی ہے۔ خارج ہونے پر، کیمیائی توانائی برقی توانائی میں بدل جاتی ہے۔

جب بیٹری ڈسچارج ہوتی ہے، تو کرنٹ ایک بیرونی سرکٹ کے ذریعے مثبت الیکٹروڈ سے منفی الیکٹروڈ میں منتقل ہوتا ہے۔ الیکٹرولائٹ میں، مثبت آئنوں اور منفی آئنوں کو بالترتیب الیکٹروڈ میں منتقل کیا جاتا ہے، اور کرنٹ منفی الیکٹروڈ سے مثبت الیکٹروڈ میں منتقل ہوتا ہے۔ جب بیٹری ڈسچارج ہوتی ہے، تو دونوں الیکٹروڈز ایک کیمیائی رد عمل سے گزرتے ہیں، اور سرکٹ منقطع ہوجاتا ہے یا کیمیائی رد عمل ہوتا ہے۔ جب مواد ختم ہو جائے گا، تو مادہ بند ہو جائے گا.

بیٹری کے اندر استعمال ہونے والے مواد پر منحصر ہے، بیٹری ریچارج ایبل یا ناقابل ریچارج ہو سکتی ہے۔ کچھ کیمیائی رد عمل ناقابل واپسی ہیں، اور کچھ ناقابل واپسی ہیں۔

بیٹری کی صلاحیت اور رفتار اس کے مواد پر منحصر ہے۔

2 سیل فون کی بیٹریوں کی تاریخ

موبائل فون کی بیٹریوں کو بنیادی طور پر تین مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: Ni-Cd بیٹری → Ni-MH بیٹری →

ان تین مراحل کے ناموں سے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ بیٹریوں میں استعمال ہونے والے اہم کیمیائی عناصر بدل رہے ہیں، اور بیٹریوں میں مزید تکنیکی اختراعات ہیں۔ ہم یہاں تک کہہ سکتے ہیں کہ لیتھیم بیٹریوں کے بغیر، آج کوئی موبائل اسمارٹ لائف نہیں ہوتا۔

جب موبائل فون پہلی بار 1980 کی دہائی میں نمودار ہوئے تو انہیں “موبائل فون” بھی کہا جاتا تھا۔ نام سے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ یہ بہت بڑا ہے۔ اس کے بڑے ہونے کی بڑی وجہ اس کی بڑی بیٹری ہے۔

1990 کی دہائی میں، Ni-MH بیٹریاں نمودار ہوئیں، جو چھوٹی اور ماحول دوست ہیں۔ Motorola کی سٹار پروڈکٹ StarTAC نکل میٹل ہائیڈرائیڈ بیٹریوں کا استعمال کرتی ہے، جو لوگوں کے تاثر کو ختم کرنے کے لیے کافی چھوٹی ہیں۔ 328 میں ریلیز ہونے والا StarTAC1996 دنیا کا پہلا فلپ فون تھا، جس کا وزن صرف 87 گرام تھا۔

1990 کی دہائی کے اوائل میں، لتیم بیٹریاں بھی نمودار ہوئیں۔ 1992 میں، سونی نے اپنی مصنوعات میں اپنی لیتھیم بیٹری متعارف کروائی، لیکن زیادہ قیمت اور بہترین پاور کی کمی کی وجہ سے اسے صرف اپنی مصنوعات میں ہی استعمال کیا جا سکا۔ اس کے بعد، لتیم بیٹری مواد کی تکنیکی جدت اور مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، اس کی صلاحیت اور لاگت کو بہتر بنایا گیا ہے، اور آہستہ آہستہ مزید مینوفیکچررز کی حمایت حاصل کی گئی ہے۔ لتیم بیٹریوں کا دور سرکاری طور پر آ گیا ہے۔

لتیم بیٹری اور نوبل انعام

اگرچہ موبائل فون کی تبدیلی تیزی سے ترقی کر رہی ہے، موبائل فون کی بیٹریوں کی ترقی نسبتاً سست ہے۔ سروے کے اعداد و شمار کے مطابق، بیٹریوں کی صلاحیت میں ہر 10 سال میں صرف 10 فیصد اضافہ ہوتا ہے۔ مختصر مدت میں موبائل فون کی بیٹریوں کی صلاحیت میں نمایاں اضافہ کرنا تقریباً ناممکن ہے، اس لیے موبائل فون کی بیٹریوں کے شعبے میں بھی لامحدود امکانات اور امکانات موجود ہیں۔

کیمسٹری میں 2019 کا نوبل انعام پروفیسر جان گوڈینف، سٹینلے وِٹنگھم اور ڈاکٹر اکیرا یوشینو کو لیتھیم بیٹریوں کے شعبے میں کام کرنے پر دیا گیا۔ درحقیقت، ہر سال جیتنے سے پہلے، کچھ لوگ پیش گوئی کرتے ہیں کہ آیا لتیم بیٹریاں جیت جائیں گی۔ لیتھیم بیٹریوں کی ترقی کا معاشرے پر بہت بڑا اثر اور شراکت ہے، اور ان کے ایوارڈز کے مستحق ہیں۔

1970 کی دہائی میں مشرق وسطیٰ کی جنگ کے پہلے تیل کے بحران نے لوگوں کو تیل پر انحصار سے نجات حاصل کرنے کی اہمیت کا احساس دلایا۔ توانائی کے نئے ذرائع میں داخل ہونا تیل کی جگہ لے سکتا ہے۔ نیز پرجوش ممالک نے بیٹریوں کی تحقیق اور ترقی میں نئی ​​بلندیاں پیدا کی ہیں۔ تیل کے بحران کے اثرات کے ساتھ، وہ متبادل توانائی کے شعبے میں اپنا حصہ ڈالنے کی امید کرتا ہے۔

بگ بینگ کے پہلے چند منٹوں میں پیدا ہونے والے ایک قدیم عنصر کے طور پر، لتیم کو پہلی بار 19ویں صدی کے اوائل میں سویڈش کیمیا دانوں نے لتیم آئنوں کی شکل میں دریافت کیا تھا۔ یہ انتہائی رد عمل والا ہے۔ اس کی کمزوری رد عمل میں ہے، لیکن یہ اس کی طاقت بھی ہے۔

جب خالص لیتھیم کو بیٹری کو چارج کرنے کے لیے اینوڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو لیتھیم ڈینڈرائٹس بنتے ہیں، جو بیٹری میں شارٹ سرکٹ، آگ یا دھماکے کا سبب بن سکتے ہیں، لیکن محققین نے کبھی بھی لیتھیم بیٹریوں کو ترک نہیں کیا۔

تین نوبل انعام یافتہ: اسٹینلے وائٹنگھم پہلی مکمل طور پر فعال لتیم بیٹری تھی جس نے 1970 کی دہائی کے اوائل میں کمرے کے درجہ حرارت پر کام کیا، بیرونی الیکٹرانوں کو چھوڑنے کے لیے لیتھیم کی طاقتور ڈرائیو کا استعمال کیا۔

وائٹنگھم کی بیٹری دو وولٹ سے کچھ زیادہ پیدا کر سکتی ہے۔ 1980 میں، Goodenough نے دریافت کیا کہ کیتھوڈ میں کوبالٹ لیتھیم کا استعمال وولٹیج کو دوگنا کر سکتا ہے۔ اس نے بیٹری کی صلاحیت کو دوگنا کر دیا، اور ہائی انرجی ڈینسٹی کیتھوڈ مواد بہت ہلکا ہے، لیکن یہ ایک مضبوط بیٹری بنا سکتا ہے۔ اس نے مزید کارآمد بیٹریاں تیار کرنے کے لیے بہتر حالات پیدا کیے؛

1985 میں، Akase Yoshino نے پہلا تجارتی روبوٹ تیار کیا۔ اس نے لیتھیم کوبالٹ ایسڈ کا انتخاب کیا جسے Goodeneuf نے کیتھوڈ کے طور پر استعمال کیا اور بیٹری کے منفی الیکٹروڈ کے طور پر کاربن کے ساتھ لتیم مرکب کو کامیابی سے تبدیل کیا۔ اس نے مستحکم آپریشن، ہلکے وزن، بڑی صلاحیت، محفوظ متبادل، اور بے ساختہ دہن کے خطرے کو بہت کم کرنے والی لیتھیم بیٹری تیار کی۔

یہ ان کی تحقیق ہے جس نے لیتھیم بیٹریوں کو لاتعداد الیکٹرانک مصنوعات کی طرف دھکیل دیا ہے، جس سے ہم جدید موبائل زندگی سے لطف اندوز ہو سکتے ہیں۔ لیتھیم بیٹریوں نے وائرلیس، جیواشم ایندھن سے پاک نئے معاشرے کے لیے موزوں حالات پیدا کیے ہیں، اور بنی نوع انسان کو بہت فائدہ پہنچایا ہے۔

ٹیکنالوجی کبھی نہیں رکتی

ان دنوں، چارج کرنے میں 10 گھنٹے اور بات کرنے میں 35 منٹ لگتے تھے، لیکن اب، ہمارے موبائل فون مسلسل دہرا رہے ہیں۔ ہم ماضی کی طرح طویل عرصے تک چارجنگ کے مسئلے کا شکار نہیں ہوں گے، لیکن ٹیکنالوجی کبھی نہیں رکی۔ ہم اب بھی بڑی صلاحیت، چھوٹے سائز، اور بیٹری کی لمبی زندگی کی سڑک کو تلاش کر رہے ہیں۔

اب تک، لیتھیم بیٹریوں کا ڈینڈرائٹ کا مسئلہ اب بھی محققین کو بھوت کی طرح پریشان کرتا ہے۔ اس بڑے سیکورٹی رسک کا سامنا کرتے ہوئے، پوری دنیا کے سائنسدان اب بھی سخت محنت کر رہے ہیں۔ نوبل انعام یافتہ 90 سالہ Goodenough نے اپنے آپ کو ٹھوس ریاست بیٹریوں کی تحقیق اور ترقی کے لیے وقف کر رکھا ہے۔

دوست، نئی توانائی کے بارے میں کیا خیال ہے؟ بیٹری فیلڈ کے مستقبل کے بارے میں آپ کا کیا نظریہ ہے؟ مستقبل کے موبائل فونز سے آپ کی کیا توقعات ہیں؟

بات چیت کے لیے ایک پیغام چھوڑنے میں خوش آمدید، براہ کرم بلیک ہول سائنس پر توجہ دیں، اور آپ کے لیے مزید دلچسپ سائنس لے کر آئیں۔