MIT এবং National Renewable Energy Laboratory (NREL) এর ইঞ্জিনিয়াররা একটি নতুন তাপ ইঞ্জিন এর ডিজাইন তৈরি করেছেন যাতে কোন গতিশীল অংশ নেই। তাদের প্রদর্শনীতে দেখা যায়, গতানুগতিক বাষ্প ইঞ্জিন এর তুলনায় তাদের এই ইঞ্জিন তাপ-কে বিদ্যুতে রুপান্তর করতে পারে 40% এর ও বেশি দক্ষতার সাথে।
তাদের এই তাপ ইঞ্জিনটি হোল মুলত একটি Thermophotovoltaic (TPV) cell যা অনেকটাই solar panel-এ ব্যবহৃত photovoltaic cell এর অনুরূপ। অর্থাৎ এটি পরোক্ষভাবে একটি White-Hot তাপ উৎস থেকে High energy photon সংগ্রহ করে তা বিদ্যুতে রুপান্তর করে। তাদের এই ডিজাইনটি 1,900 থেকে 2,400 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রাতেও কাজ করতে পারে।
গবেষকেরা চেষ্টা করছে তাদের এই TPV cell কে একটি grid-scale thermal battery এর সাথে সংযুক্ত করতে। তাহলে এই ব্যাটারিটি নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস থেকে সংগৃহীত অতিরিক্ত বিদ্যুৎশক্তি heavily insulated hot-graphite bank এর ভিতর ধারন করে রাখতে পারবে। তাহলে প্রয়োজনের সময় যেমন মেঘলা দিনে সেই hot-graphite থেকে তাপশক্তিকে বিদ্যুতে রুপান্তর করতে পারবে।
নতুন এই TPV cell দিয়ে তাদের দল ছোট একটি prototype তৈরি করেছে যা সম্পূর্ণ কার্যকরী। এখন তারা এর একটি সম্পূর্ণ ভার্শন তৈরির চেষ্টা করতেছে যাতে তা দিয়ে দৈনন্দিন কাজ করা যায়। তাদের এই প্রযুক্তি দিয়ে তারা বিদ্যুৎ উৎপাদনে জীবাশ্ম জ্বালানীর ব্যবহারকে প্রতিস্থাপন করতে চাচ্ছে।
“Thermal battery যে একটি যথাযত উপযোগী ধারনা তা demonstrate করার শেষ চাবি ছিল এই Thermophotovoltaic cell,” জানান MIT প্রোফেসর Robert N. Noyce। তিনি আরো বলেন, “নবায়নযোগ্য শক্তির প্রসারের পথে এটি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ এবং এর মাধ্যমে আমরা একটি সম্পূর্ণ ডিকার্বনাইজড Power গ্রিড পেতে পারি।”
ইঞ্জিনটির মূলমন্ত্রঃ
পৃথিবীর প্রায় 90 শতাংশের বেশি বিদ্যুৎ শক্তি উৎপাদিত হয় বিভিন্ন তাপ শক্তির উৎস যেমন- কয়লা, প্রাকৃতিক গ্যাস, নিউক্লিয়ার শক্তি এবং সৌর শক্তি থেকে। আর প্রায় এক শতাব্দি থেকে বাষ্প ইঞ্জিন-ই ছিল শিল্প খাতের আদর্শ ইঞ্জিন। এই বাষ্প ইঞ্জিন গুলো গড়ে মোট তাপ শক্তির মাত্র 35 শতাংশকে বিদ্যুতে রুপান্তর করতে পারে। কিন্তু এর কাজের দক্ষতা নির্ভর করে উৎসের তাপমাত্রার উপরে। তাপমাত্রা যদি ২,০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস এর বেশি হয় তাহলে এই ইঞ্জিনের টার্বাইন কাজ করবে না। তাই বিগত বছর গুলতে বিজ্ঞ্যানিরা কোন রকম টার্বাইন অথবা গতিশীল অংশ ছাড়া একটি ইঞ্জিন তৈরির চেষ্টা করেছেন যা আরো উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করতে পারবে।
“Solid-state energy converter ব্যবহার করার একটি বিশেষ সুবিধা হলো এগুলো উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করতে পারবে এবং এগুলোর রক্ষণাবেক্ষণ খরচ কম”- বলেন Henry। “তারা শুধু এক জায়গায় বসে থাকে এবং শক্তি উতপাদন করে।”
Solar cell এর মতই TPV cell-ও নির্দিষ্ট bandgap যুক্ত সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ দিয়ে তৈরি করা যায়। Bandgap হোল সেমিকন্ডাক্টর পদার্থের যোজ্যতা ব্যান্ড এবং পরিবহন ব্যান্ড এর মধ্যের দূরত্ব। TPV cell এ ব্যবহৃত পদার্থটি উচ্চ তাপশক্তি সম্পন্ন উৎস থেকে শক্তি গ্রহন করতে সক্ষম। অর্থাৎ এটি উচ্চ তাপশক্তি সম্পন্ন উৎস থেকে শক্তিশালী ফোটন শোষণ করে সহজেই ইলেকট্রনকে bandgap পার করাতে পারবে। অর্থাৎ কোন মোটর বেশি ছারাই বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারবে।
কিভাবে কাজ করবে এই নতুন তাপ ইঞ্জিন?
বেশিরভাগ TPV cell গুলোই ২০% দক্ষ যা সর্বোচ্চ ৩২% হতে পারে। কারন সেগুলো কম bandgap এর পদার্থ দিয়ে তৈরি। কিন্তু এই নতুন TPV ডিজাইনে Henry এবং তার দল একাধিক পরত যুক্ত বেশি bandgap এর পদার্থ ব্যবহার করেছে।
তাদের এই cell তিনটি ভিন্ন অঞ্চল নিয়ে গঠিত। একটি উচ্চ bandgap-alloy স্তর, এর নিচে একটি নিন্ম bandgap-alloy এর স্তর এবং তার নিচে আয়নার মত সর্নের একটি পাতলা স্তর। প্রথম স্তর টি উচ্চ শক্তি যুক্ত ফোটন শোষণ করে বিদ্যুতে রুপান্তর করে। দ্বিতীয় স্তর নিম্ন শক্তিযুক্ত ফোটন শোষণ করে ভোল্টেজ বৃদ্ধি করে। এবং কোন ফোটন যদি দ্বিতীয় স্তর পার করে তৃতীয় স্তরে চলে যায় তাহলে তৃতীয় স্তর তাদের প্রতিফলন করে তাপ উৎসের কাছে ফেরত পাঠিয়ে দেয়।
Henry জানান “Thermal Battery এর উপযোগী একটি বিস্তর তাপমাত্রা সিমানার মধ্যে আমরা ইঞ্জিনটিতে উচ্চ দক্ষতা অর্জন করতে সক্ষম হয়েছি।” তাদের এই TPV cell আপাদত মাত্র ১ বর্গ সেন্টিমিটার। কিন্তু grid-scale thermal battery এর জন্য এর আকার ১০,০০০ বর্গ ফিট করে তুলতে হবে এবং একটি আবহাওয়া নিয়ন্ত্রিত ঘরে রাখতে হবে। “আমাদের এই প্রজেক্ট টি নবায়নযোগ্যতার দিকে একটি বিশাল পদক্ষেপ।” বলেন Henry। “আমাদের এই প্রযুক্তি একদম নিরাপদ এবং পরিবেশবান্ধব।” তাদের এই গবেষণা U.S. Department of Energy সমর্থন করেছে।
Source- MIT News
For More latest News, click- NewsRetina
