වාහන විත්ති 244 - විදුළි වාහන බැටරි සහ ‘ග්රැෆේන්’ යනු මොනවාද?
ඉදිරි අවුරුදු 10 තුල ලෝකයේ ඇති ධනවත්ම රට ලංකාව කල හැකි බව ඔබ දැනුවත්ද ?
ලංකාවේ මුළු ණය මුදළ ගෙවීමට අවශ්ය වන්නේ ග්රැෆේන් ටොන් 15,000 ක් පමණි. මක්නිසාද යත්, එක ටොන් එකක්, ඩොලර් මිලියන තුනක් මිළ වන හෙයිණි. මේ ගැන සොයා බැලීම වටිනවා පමණක් නොව, මේ විස්තර හැකිතාක් දැන ගැනීම, මේ මහා ධන සම්පත දෙස්පාළුවා විසින් යටි මඩි ගහ ගැන්මට බාධකයක් වනු ඇත.
අගමැටියාගේ බෙන්ස් වාහන දෙකට මිලියන 590ක් වියදම් කල බව අමතක කරන්න එපා ! 2016 වසරේ පාර්ලිමේන්තුව විසින් ඇමැතියන්ගේ ප්රයෝජනය සඳහා මිලියන 1600 ක් අනුමත විය….! මේ මුදල් පොළොන්නරුවේ හෝ වෙනත් වකුගඩු රෝග ඇති ජනතාවට වියදම් කලේ නැත. එමෙන්ම කුරුණෑගල සිට හබරණට යෝජනා කල දුම්රිය මාර්ගය සඳහා මිලියන 151,000 ක් යන බවට ගණන් බලා තිබිණ. වාසනාවට එය කෙරුනේ නැත.
මේ කූට පෞද්ගලික වාසි ගැන්මේ යෙදෙන දේශපාළුවා ගේ ගමන් මඟ ඇහිරීමට හැකි එකම ක්රමය වන්නේ නව තාක්ෂනය දැන ගැනීම හරහා හඬක් නැගීම පමණි. නිළ මැස්සෝ පිරෙන්නේ අසූචිවලට පමණි. අපේ ඔලුවේ ඇති අසූචි ඉවත් කල විට, දේශපාලු නිළ මැස්සෝ ඉබේම මිය යනු ඇත.
විදුළි වාහනයක බැටරිය දහස් වතාවක් පමණ ආරෝපණ -විසර්ජන ක්රියාවළිය ට භාජනය වූ විට එහි ආරෝපණ ගැබ්වීමේ ශක්තිය නැතිව යන බව ඔබ දනී. එසේ වන්නේ එය රසායනික ප්රතික්රියාවක් හෙයිණි. එය භෞතික ප්රතික්රියාවක් නම් කුමක් වේද ? එනම් වීදුරුවකට වතුර පිරවීම සහ එයින් වතුර ඉවත් කිරීම වැනි දෙයක් නම් කුමක් වේද?
ඒ ආකාරයේ බැටරියක් තැනුවහොත්, එය ලිතියම් අයන් බැටරියකට සාපේක්ෂව බොහෝ වාරයක් ආරෝපණය කල හැකි වනු ඇත. මේ ආකාරයේ බැටරි තැනීම පිළිබඳ බොහෝ පරීක්ෂණ කෙරෙන අතර ඒ පරීක්ෂණ වල ප්රතිඵල සාර්ථක වෙමින් පවතී. මේ සඳහා ගන්නා එක් ද්රව්යයක් නම් ‘ග්රැෆේන් ’ නම් වේ. මේ සියවසේ සොයාගත් වැදගත්ම සොයා ගැනීමක් වන එහි ඇති ගුණ මෙසේ වේ.
‘ග්රැෆ්යිට්’ වලින් ගන්නා ඉතාම තුනී තට්ටුවක් සේ ගන්නා, ‘ග්රැෆේන්’ හෙවත් ශුද්ධ වූ කාබන් පරමාණු ස්ථර , ලෝකයේ දැනට ඇති ශක්තිමත්ම ද්රව්යය වේ. එය වානේ මෙන් 200 ගුණයක් ශක්තිමත්ය. කොපර් වලට වඩා පහසුවෙන් එහි විදුළිය ගමන් කරයි. ඉතා හොඳ තාප සන්නායකයක් වේ. තාපය නිසා එහි ගුණ වෙනස් නොවේ. ඒ හරහා ආලෝකය ගමන් කරයි.
මේ සඳහා හොඳම වර්ගයේ ‘ග්රැෆ්යිට්’ ලැබෙන්නේ ලංකාවෙන් බව ඔබ දැනුවත්ද ?
මහාචාර්ය ගාමිණී රාජපක්ෂ මහතා ගේ ලිපියක මෙසේ දුටුවෙමි. Bora Bora Graphite යන ආයතනය අපේ ග්රැෆයිට් විද්යාලයේ පරීක්ෂා කිරීමට යවා එයින් හොඳම වර්ගයේ ග්රැෆේන් ලබා ගනී. මේවා ලංකාවෙන් කුණු කොල්ලයට විකිණේ. එක්කෝ දෙස්පාලුවාට මෙයින් කොමිෂන් ලැබේ. නැත්නම් ඌ, ඔල මොට්ටලයෙක් සේ නිකං බලා සිටී.
[වැඩි විස්තර සඳහා පහත දමා ඇති ලින්ක් බලන්න ]
මෙන්න මේ ද්රව්යයෙන් නවතම ශක්තිය ගබඩා කරන බැටරි තැනීමේ ක්රම කෙමෙන් ජනප්රිය වෙමින් පවතී. එයට ඉංග්රීසියෙන් කියන්නේ ‘supercapacitor’ සේය. එය තට්ටු දෙකක අඩු වෝල්ටීය ධාරිත්රකයකි. [double-layer low voltage capacitor.] එහි එක තහඩුවක සවිවර සේ සකස් කරන ලද ‘ග්රැෆේන්’ ආලේප කර ඇත. මේ ක්රමය තවත් වැඩි දියුණු කිරීම ‘නැනෝ තාක්ෂණික ක්රම මගින් කර, එහි ආරෝපණය ප්රමාණය දස ගුණයකින් වැඩි කර ඇත.
මුලින් කිව්වාක් මෙන් මේ ආරෝපණ ක්රමය භෞතික විපර්යාසයකි. එය බැටරියක ශක්තිය ගබඩා කිරීම සහ ඒ බැටරිය විසර්ජනය වීමට වඩා වෙනස් වේ. එහෙත් අද ඇති තාක්ෂනය අනුව [ලිපිය ලියන්නේ 2019 දෙසැම්බර් 14 දාය.] මෙහි ඇති එක අඩුපාඩුවක් වන්නේ, එම ආරෝපණය කාලය සමඟ අඩු වී යාමය.
එනම් මේ සුපර් කැපෑසිටර් ඇති විදුළි වාහනයක් ආරෝපණය කර සති දෙකක් පමණ ගරාජයේ තබා තිබුව හොත්, එම ආරෝපණය විශාල ප්රමාණයකින් අඩු වේ.
නමුත් ආරෝපිත කාලය ඉතා අඩු කාලයක් නිසා, මේ ක්රමය අනාගත විදුළි වාහන සඳහා භාවිතා කරන බැටරි වර්ගය වීම අනිවාර්ය වීම සිදුවෙනු ඇත. එහෙත් ඉන් පෙර ලිතියම් අයන් සහ මේ ආකාරයේ බැටරි එක්ව ‘හයිබ්රිඩ් ආකාරයේ බැටරි මුලින් භාවිතා වීම වනු ඇත්තේ, එයින් ලිතියම් අයන් බැටරි භාවිතා කරන වාහන වල බැටරි ආරෝපණය මෙන්ම විසර්ජනයද ඉතා කාර්යක්ෂම කල හැකි බැවිණි.
මෙහි තවත් වාසියක් ඇත්තේය. එනම් ඔබ දන්නා පරිදි ටෙස්ලා, නිසාන් ලීෆ් වැනි වාහන වල ප්රතිජනනීය තිරිංග ක්රම [Regenerative braking] භාවිතා වන මුත් ඒ ක්රමය ලිතියම් අයන් බැටරි සඳහා එතරම් කාර්යක්ෂම නොවන්නේ, එම බැටරි වාහනය තිරිංග යොදන විට, එහි චාලක ශක්තිය විදුළි ශක්තිය බවට හැරවෙන සීඝ්ර වේගයට සමානුපාතික සේ නොවන හෙයිණි. එනම් ප්රතිජනනීය තිරිංග ක්රමයේදී මෝටරය කාර්යක්ෂම සේ විදුළි ශක්තිය ප්රධානය කලද, ලිතියම් අයන් බැටරි වේගයෙන් ආරෝපණය කල නොහැක.
එවිට වන්නේ ඒ ශක්තියෙන් 80%ක් පමණ තාපය සේ අපතේ යාමය.
නමුත් ලිතියම් අයන් බැටරි සමඟ මේ ග්රැෆේන් බැටරි තිබේ නම්, එම අපතේ යන ශක්තියෙන් විශාල ප්රමාණයක් ගබඩා කල හැකි බැවිණි. මෙන්න මේ හේතුව නිසා ග්රැෆේන්, විදුළි වාහන බැටරි ක්ෂේත්රයේ ඉතා ජනප්රිය වෙමින් පවතී.
එසේම පසු කලක හෝ ලිතියම් සහ කොබෝල්ට් වැනි ලෝහ විදුළි වාහනවලින් ඉවත් විය යුත්තේ, ඒ දුර්ලභ ලෝහ පොළවෙන් නිස්සාරණය කිරීම ඉතා අපහසු හෙයින් මෙන්ම, ඒවායින් පරිසරයට ඇති කරන විෂම තත්වයන් හෙයිණි. මේ සඳහා අලුත් ග්රැෆේන් හොඳම ආදේශකය වී තිබේ.
මේ ග්රැෆේන් නිෂ්පාදනය කරන ආයතනයක් වූ නවා [Nawa] හී ප්රධාන විධායක නිළධාරියා වන උල්රික් [Ulrik Grape] මහතා ගෙන්, විදුළි වාහන මේ බැටරි වර්ගයෙන් ක්රියාත්මක කල හැකිද ඇසූ විට ඔහුගේ පිළිතුර වූයේ, “එය කල හැකි බවය”....” අද දින තාක්ෂනය අනුව [ලිපිය ලියන්නේ ජනවාරි 15-2019] ග්රැෆේන් බැටරි වලින් ළඟ දිවෙන වාහන නිපදවා ගත හැක”...”තවද ඒ බැටරි ආරෝපණයට ගතවන උපරිම කාලය හුදෙක් තත්පර විස්සක් පමණි”...
’නවා’ හී අල්ට්රා කැපාසිටර්ස් හී භාවිතා කරන්නේ කාබන් සහ ඇලුමීනියම් පමණක් නිසා එයින් පරිසරය අපවිත්ර වන්නේද නැත.
එහෙත් මේ බැටරි වල අඩුපාඩු තවමත් ඇත. උදාහරණයක් සේ මේ බැටරි වල ගැබ් කල හැකි ශක්තිය ලිතියම් අයන් බැටරි වල ගැබ් කල හැකි ශක්තියෙන් 25%ක් පමණි. තවද එය ලෝර්ඩ් එකක් නැතිව වුවද ඉක්මනින් විසර්ජනය වේ.
මේ බැටරි වල තවත් විශේෂ ප්රයෝජනයක් ඇත්තේ, බර කන්ටේනර් වැනි වාහන සහ Formula E racing වැනි රේස් දුවන වාහන වලටය. එනම් මේ බැටරි ඉතා වේගයෙන් ආරෝපණය කල හැකි වනවා මෙන්ම ඉතා වේගයෙන් විසර්ජනයද කල හැකි හෙයිනි. රේස් දුවන වාහනයක් වේගයෙන් ගොස් තිරිංග අල්ලන වෙලාවේ දී, ඒ අපතේ යන ශක්තියෙන් 90% ක් පමණ මේ වර්ගයේ බැටරි වලින් උකහා ගත හැක.
විදුළියෙන් පමණක් දිවෙන කන්ටේනර ලොරියක් පල්ලමක් බසින විට ලැබෙන දැවැන්ත ශක්තිය බැටරියට සම්පූර්ණයෙන් පාහේ ලබා ගැනීම ඒ ලොරියේ කාර්යක්ෂමතාවය බොහෝ වැඩි කිරීමට හේතුවක් වෙනවා ඇත.
Graphenano යන ස්පාඤඤ ආයතනය මගින් 2018 වසරේ නිපදවන ලද මේ ආකාරයේ බැටරියක් මගින් එක් ආරෝපනයක් කර විදුළි වාහනයක් කිලෝ මීටර් 800ක් දුර ධාවනය කරන ලදී. තවද මේ බැටරිය ආරෝපණය සඳහා ගත වූ කාලය මිනිත්තු කීපයකි. ලිතියම් අයන් බැටරියක් ආරෝපණය වීමට යන කාලයෙන් 33න් එක පංගුවකි…! මේ ආකාරයේ බැටරි ‘ෆිස්කර්’ විදුළි වාහන වල යෙදීමට පර්යේෂණ පැවත් වේ.
ආන්දෝලනාත්මක විදුළි වාහන නිෂ්පාදනයෙන්, සම්ප්රදානුකූල විශාල වාහන කොම්පැනි බංකොලොත් කල ටෙස්ලා ආයතනයට අභියෝගයක් වන්නේ ෆිස්කර් වාහන නිෂ්පාදන ආයතන වැනි විදුළි වාහන ආයතන පමණි.
එසේ හෙයින් ටෙස්ලා ආයතනය මගින් හෙට දින මේ ආකාරයේ බැටරි වලින් දිවෙන වාහනයක් පාරට දැමීම හුදෙක් මනඃකල්පිතයක් පමණක් වන්නේ නැත.