टोयोटाको एक दाबीले विद्युतीय कारमा ब्याट्रीको समस्या सुल्झिएको हो ?

काठमाडौं । गएको अक्टोबरमा विश्वको सबैभन्दा ठूलो कार निर्माण कम्पनीको एउटा घोषणाले सबैलाई चकित पारेको थियो। जापानी अटो निर्माता टोयोटा कम्पनीले चाँडै नै विद्युतीय कारका लागि यस्तो ब्याट्री बनाउन सक्ने दावी गरेको छ, जुन ब्याट्री एक पटक चार्ज गरेर विद्युतीय कारमा १२ सय किलोमिटरभन्दा बढी दुरीको यात्रा गर्न सकिने छ ।

यति मात्र होइन, यो ब्याट्री केवल १० मिनेटमा पुरापुर रिचार्ज हुनेछ । टोकियोमा यो घोषणा गर्दै टोयोटा कम्पनीका प्रमुख कोजी सातोले यो इलेक्ट्रिक कार मात्र नभएर अटोमोबाइल उद्योगका लागि नै क्रान्तिकारी आविष्कार भएको बताए । यो नयाँ ब्याट्रीले कार निर्माण उद्योगलाई नयाँ भविष्यतर्फ लैजाने कोजी सातोले बताए ।

टोयोटाको ब्याट्री

अक्सफोर्ड विश्वविद्यालयको जिरो इन्स्टिच्युटमा दिगो ऊर्जा इञ्जिनियरिङ विभागका निर्देशक पल शियरिङका अनुसार विद्युतीय कार वा ब्याट्रीमा चल्ने कार सामान्य मानिसले सोचे जस्तो नयाँ होइन। उनी भन्छन्, “नयाँ कुरा त केवल त्यतिमात्रै हो, अहिले उपभोक्ताले यसको प्रयोग गर्न थालेका छन् ।”

हामी सबैलाई थाहा छ, सन् १८७९ मा अमेरिकी इन्जिनियर थोमस एडिसनले बिजुलीको बल्बको आविष्कार गरेका थिए । जसका कारण उनी विश्वभर चर्चित भए । तर कमैलाई थाहा छ कि करिब तीस वर्षपछि सन् १९१२ मा एडिसनले नै तीनवटा विद्युतीय कार बनाएका थिए ।

यदि यी तीनवटै गाडीको प्रोटोटाइप वा नमूना औद्योगिक उत्पादनको स्तरमा पुगेको भए सायद संसारको अटोमोबाइल उद्योगको स्वरूप फरक हुने थियो। तर थोमस एडिसनका साथी र इन्जिनियर हेनरी फोर्डले त्यसभन्दा केही वर्ष अघिमात्रै ठूलो परिमाणमा उत्पादन हुनेवाल कार बजारमा ल्याएका थिए ।

हेनरी फोर्डको कार सानो थियो र इलेक्ट्रिक ब्याट्रीबाट होइन, पेट्रोलबाट चल्थ्यो। यद्यपि, पेट्रोल वा डिजेलबाट चल्ने कार स्टार्ट गर्नका लागि पनि ब्याट्री त चाहि नै हाल्यो । तर तेल आपूर्तिको समस्या र वातावरणीय सरोकारका कारण २० औं शताब्दीको अन्त्यतिर सवारी उत्पादकहरूले पेट्रोल र डिजेलको सट्टा विद्युतीय ब्याट्रीमा चल्ने सवारी साधनहरूबारे सोच्न थाले।

पल शियरिङका अनुसार सवारी साधनमा दुई प्रकारका ब्याट्री प्रयोग गरिन्छ । एसिड (तेजाब) र सीसाको प्रयोग गरेर बनाइएका ब्याट्रीहरू धेरै दशकदेखि सवारी साधनहरू सुरु (स्टार्ट) गर्न र तिनीहरूको बत्तीको लागि प्रयोग हुँदै आएको छ। जबकि गाडी चलाउन लिथियम आयन ब्याट्री प्रयोग गरिन्छ। अहिले आधुनिक विद्युतीय सवारीको मोटर लिथियम आयन ब्याट्रीमा चल्छ ।

ब्याट्रीबाट चल्ने सवारी साधनको निर्माण सन् १९९० को दशकमा सुरु भएको थियो । टोयोटाको “प्रियस” सन् १९९७ मा बजारमा आएको पहिलो हाइब्रिड कार थियो। यसको मतलब यो कारमा पेट्रोल र ब्याट्री दुवै प्रयोग गरिएको थियो।

तर 10 वर्ष पछि, निसानले पहिलो इलेक्ट्रिक कार बनायो जुन पूर्ण रूपमा ब्याट्रीमा चल्छ। तर यतिका वर्ष बितिसक्दा पनि पेट्रोल वा डिजेलमा चल्ने कार र विद्युतीय कारबीचको प्रतिस्पर्धामा समानता आउन सकेको छैन । यसको कारण सबैका साम्ने स्पष्ट नै छ ।

पल शियरिङ भन्छन्, “पेट्रोलमा धेरै उच्च ऊर्जा घनत्व हुन्छ। ब्याट्री प्रविधि अझै त्यो स्तरमा पुगेको छैन। तर, नयाँ गाडीमा प्रयोग हुने ब्याट्रीको कार्यसम्पादन भने निकै राम्रो छ । उदाहरणका लागि, ब्याट्रीबाट चल्ने गाडीले छिटो गति लिन्छ, यसको मतलब यो छोटो समयमा उच्च गतिमा पुग्न सक्छ।

ब्याट्री संचालित सवारी साधन

लिथियम आयन ब्याट्रीमा चल्ने सवारी साधनको सबैभन्दा ठूलो फाइदा चाहीँ यसले वातावरणलाई कम हानि पुर्‍याउनु हो । विशेष गरी यदि ब्याट्री चार्ज गर्न हरित ऊर्जा प्रयोग गरिएको खण्डमा । तर पेट्रोल वा डिजेलबाट चल्ने सवारी साधनले ट्याङ्की भरिँदा लामो दूरीसम्म यात्रा गर्न सक्छन् भने त्यति नै लामो यात्रा गर्न लिथियम ब्याट्रीलाई एक पटकभन्दा बढी चार्ज गर्नुपर्ने हुन्छ ।

पल शियरिङको विश्वास छ कि मानिसहरु ब्याट्रीबाट चल्ने कार एकै पटक चार्ज गरेको भरमा निकै लामो यात्रा तय गर्न चाहन्छन्। यसका लागि ब्याट्री लामो समयसम्म टिक्नुपर्छ र लागत पनि कम हुनुपर्छ। साथै ब्याट्रीको प्रयोग बढी सुरक्षित हुनुपर्छ ।

टोयोटाले चाँडै नै लिथियम आयन ब्याट्रीको सट्टा सोलिड स्टेट ब्याट्री प्रयोग गर्न थालेर यो समस्या समाधान गर्ने जनाएको छ । लिथियम आयन ब्याट्रीहरूमा तरल इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गरिएको हुन्छ भने सोलिड स्टेट ब्याट्रीहरूमा ठोस इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गरिएको हुन्छ । त्यसैले तिनीहरूको उत्पादन जटिल र महँगो पर्न जान्छ। धेरै वर्षदेखि टोयोटा, यसका प्रतिद्वन्द्वी निसान, बीएमडब्लु र मर्सिडिज बेन्जले यसमा काम गरिरहेका छन्, किनभने यसका धेरै फाइदा छन् ।

पल शियरिङ भन्छन्, “ठोस अवस्थाका ब्याट्रीहरूले धेरै ऊर्जा सञ्चय गर्न सक्छ, जसले विद्युतीय कारका ब्याट्री एक पटक चार्ज गरेरै निकै टाढासम्म यात्रा गर्न सकिन्छ ।” दोस्रो फाइदा चाहीँ यस्ता ब्याट्रीहरू कम समयमा नै चार्ज गर्न सकिन्छ, जसको मतलब तिनीहरूको चार्जको लागि लाम छोटो हुनेछ। तेस्रो फाइदा हो, तिनीहरू लिथियम आयन ब्याट्रीभन्दा सुरक्षित हुन्छन् ।

यी फाइदाहरूले विद्युतीय सवारीको बजारमा क्रान्तिकारी परिवर्तन ल्याउन सक्ने पल शियरिङको विश्वास छ।

अझै लामो बाटो जानु छ

शिकागो विश्वविद्यालयमा आणविक इन्जिनियरिङका प्राध्यापक शर्ली मेङ पनि सोलिड स्टेट ब्याट्रीको प्रयोगले धेरै नयाँ बाटाहरू खुल्ने विस्वास राख्छिन् । उनी भन्छिन्, “ठोस अवस्थाका ब्याट्रीहरूमा उच्च घनत्वको ऊर्जालाई भण्डारण गर्न सकिन्छ।” यससँगै गाडीको ड्राइभिङ दायरा एक पटक चार्जमा दुईदेखि तीन गुणा बढ्नेछ । यसको प्रयोग गरेर कारले एकै पटक चार्जमा हजार किलोमिटरभन्दा बढीको दुरी पार गर्न सक्नेछ । यो सपना होइन। यो टोयोटाजस्ता धेरै वैज्ञानिक र कम्पनीहरूको अनुमान हो।

ठोस अवस्थाका ब्याट्रीको अर्को फाइदा पनि छ। लिथियम-आयन ब्याट्रीमा तरल इलेक्ट्रोलाइट हुन्छ, जसले ब्याट्री धेरै तातो भयो भने आगो लाग्न सक्छ। सोलिड स्टेट ब्याट्रीले लिथियम ब्याट्रीभन्दा बढी गर्मी सहन सक्छ। जसका कारण तिनीहरूलाई चिसो राख्नको लागि कम प्रयास नै पर्याप्त हुन्छ । जसका कारण यो हलुंगो पनि हुन्छ ।

शर्ली मेङ भन्छिन्, “उदाहरणका लागि, ठोस अवस्थाका ब्याट्रीहरूले सत्तरी, अस्सी वा सय सेल्सियस तापक्रममा पनि काम गर्न सक्छन्। यो लिथियम आयन ब्याट्रीभन्दा पूर्णतया फरक हुनेछ। धेरै मानिसहरूलाई थाहा छैन, इलेक्ट्रिक कारको लगभग आधा वजन लिथियम ब्याट्री र यसलाई चिसो राख्न प्रयोग गरिने उपकरणको हो।”

शर्ली मेङका अनुसार लिथियम आयन ब्याट्री बनाउने प्रक्रिया लामो र जटिल छ। यसका लागि ठूलो संख्यामा कामदार चाहिन्छ । यसको तुलनामा, सोलिड स्टेट ब्याट्री उत्पादन गर्न कम मानिसहरू आवश्यक पर्नेछ, जसले तिनीहरूलाई बनाउन तुलनात्मक रूपमा सस्तो हुनेछ। साथै, यसले लिथियम आयन ब्याट्रीमा प्रयोग हुने विषाक्त रसायनहरू प्रयोग गर्दैन, जुन वातावरणको लागि राम्रो कुरा हो।

तर के सोलिड स्टेट ब्याट्री पुन: प्रयोग गर्न सकिन्छ?

शर्ली मेङले भनिन्, “म यो कुरा विश्वासका साथ भन्न सक्छु, तिनीहरूलाई पुन: प्रयोग गर्न सकिन्छ।” सोलिड स्टेट ब्याट्रीको बक्स र सर्किटरी बनाउने टोलीमा आबद्ध विज्ञहरूले यसबारेमा विशेष ध्यान दिइरहेका छन्। साथै, धेरै लेखहरू प्रकाशित छन्, जसले ब्याट्रीहरू पुन: प्रयोग गर्ने सम्भावना धेरै राम्रो देखाउँदछ ।

टोयोटा अभियान

गत वर्ष टोयोटा विश्वको सबैभन्दा ठूलो कार बिक्री गर्ने कम्पनी थियो। गत वर्ष टोयोटाले १ करोडभन्दा बढी गाडी बिक्री गरेको थियो । तीमध्ये २० लाख त केवल अमेरिकामा मात्र बिक्री भएको थियो। हामीले पहिले नै उल्लेख गरिसकेका छौं, संसारको पहिलो हाइब्रिड कार प्रियस टोयोटाले नै बनाएको थियो। यसको मतलब यो गाडीको इलेक्ट्रिक ब्याट्री गाडी चलिरहेको बेला मात्र चार्ज हुन्छ। टोयोटाले यसलाई यसरी बनायो, किनभने त्यतिबेला इलेक्ट्रिक कारहरूको लागि धेरै कम चार्जिङ प्वाइन्टहरू थिए।

जेफ लिकर मिशिगन विश्वविद्यालयमा ३५ वर्षदेखि औद्योगिक इन्जिनियरिङका प्राध्यापक छन् र उनी ‘द टोयोटा वे’ पुस्तकका लेखक पनि हुन्। यस पुस्तकले टोयोटा कम्पनीको उत्पादन र व्यवस्थापन सिद्धान्तहरूको इतिहास बताउँछ। केही हदसम्म प्रियसले चार्जिङको समस्या समाधान गर्ने प्रयास गरेको उनको भनाइ छ ।

उनी भन्छन्, ‘त्यतिबेला उनीहरूले प्रियसलाई शून्य उत्सर्जन हुने कार बजारका लागि मार्ग प्रशस्त गर्ने कारका रूपमा हेरिरहेका थिए। यो कारमा टोयोटाले विद्युतीय कारका लागि आफूसँग त्यस बखत उपलब्ध भएका सबै आधुनिक प्रविधिको प्रयोग गरेका छन् गरेको थियो । साथै, यसमा पेट्रोलबाट चल्ने मोटर पनि थियो । पछि उसले प्लगइन हाइब्रिड र इलेक्ट्रिक कारमा लगानी गर्न थाल्यो ।

प्लगइन हाइब्रिड गाडीहरू ती हुन्, जसलाई विद्युतीय चार्जिङ पोइन्टबाट चार्ज गर्न सकिन्छ र सँगसँगै डिजेल वा पेट्रोलबाट पनि चलाउन सकिन्छ । तर टोयोटा अझै पनि पेट्रोल र डिजेल इन्जिनहरूमा टाँसिएको छ किनभने यसले महसुस गर्छ कि अमेरिकामा धेरै मानिसहरू लामो यात्राको समयमा कार चार्ज गर्न बारम्बार रोक्न चाहँदैनन्। तर जेफ लाइकर यो सोचसँग सहमत छैनन्।

जेफ लिकरले भने, “मलाई लाग्छ कि औसत अमेरिकी चालकले दिनमा ४० देखि ५० माइल गाडी चलाउँछन् । जसका लागि विद्यमान विद्युतीय सवारी साधनको दायरा पर्याप्त छ ।” तर लामो दुरीको यात्रा गर्नु परेमा चार्जिङको समस्या हुन सक्ने उनको अनुमान छ ।

धेरै कार निर्माता कम्पनीहरू पूर्ण रूपमा विद्युतीय कारतर्फ लागिरहेका छन् तर टोयोटाको सोच उनीहरूभन्दा फरक छ। कार चलाउँदा हुने प्रदूषणमा मात्रै नभई कार उत्पादनको प्रक्रियाबाट हुने प्रदूषणमा पनि ध्यान दिएको उनको तर्क छ ।

जेफ लिकरका अनुसार कार उत्पादनको प्रक्रियाका दौरान हुने प्रदूषण घटाउन टोयोटाले जति लगानी र परिश्रम गरेको छ, त्यसको श्रेय उसलाई मिलिरहेको छैन । अब यसले नयाँ सोलिड स्टेट ब्याट्रीलाई ठूलो उपलब्धिको रूपमा प्रस्तुत गरिरहेको छ। तर उसले यो लक्ष्य कसरी हासिल गर्न सक्यो भनेर खासै केही बताएको छैन ।

सामान्यतया जब यस्ता घोषणाहरू गरिन्छन्, प्रायः यो ब्याट्री तुरुन्तै बजारमा आउने अपेक्षा हुन्छ । तर यो ब्याट्री आगामी ५ वर्षमा पनि सीमिति मात्रामा मात्रै उत्पादन हुने छ । यी ब्याट्री बनाउन लागत तुलनात्मक रूपमा बढी हुने भएकाले सुरुमा यी ब्याट्री लेक्ससजस्ता महँगो गाडीहमा प्रयोग गरिने छ । अन्य सवारी साधनहरूमा यसको प्रयोग गर्न अझै १० वर्ष कुर्नुपर्ने हुनसक्छ ।

ठूलो लगानी मात्र होइन, यसका लागि आवस्यक वस्तु अर्थात् कच्चापदार्थ अधिक मात्रामा जुटाउन पनि बढी समय लाग्छ । त्यही कारण अधिक मात्रामा सोलिड स्टेट ब्याट्री उत्पादन गर्न अझै लामो समय कुर्नुपर्ने भएको हो ।

खनिज र स्रोतहरू

सोलिड स्टेट ब्याट्रीका लागि पनि तिनै सबै खनिज पदार्थको जरुरत पर्छ, जुन लिथियम आयन ब्याट्री बनाउनका लागि चाहिन्छ । हाल लिथियमको वार्षिक उत्पादन करिब १ लाख ३० हजार टन रहेको छ । ब्रिटिस जियोलोजिकल सर्भेका खनिज पदार्थ विज्ञ डा. ईभी पेटवारात्जी भन्छन्, कार उद्योगका कारण विद्युतीय ब्याट्री उत्पादनका लागि आवश्यक सामग्रीको माग धेरै गुणा बढ्नेछ ।

उनी भन्छिन्, “ब्याट्रीका लागि आवश्यक खनिजको माग सात वर्षमा पाँच गुणा बढ्ने अनुमान गरिएको छ, नयाँ खानी बनाउन पन्ध्रदेखि बीस वर्ष लाग्ने भएकाले लक्ष्य हासिल गर्न गाह्रो छ । यहाँ माग र आपूर्तिबीच सन्तुलन छैन ।”

विश्वको वर्तमान तनावलाई ध्यानमा राख्दै कार ब्याट्री उत्पादन गर्ने कम्पनीहरूले कारखाना नजिकका ठाउँबाट लिथियम ल्याउन चाहन्छन्। अधिकांश लिथियम चिली र अष्ट्रेलियामा उत्पादन गरिन्छ। तर चीनले विदेशमा खानी किनिरहेको छ। उसले त्यहाँबाट खनिजहरू ल्याउँछ र तिनीहरूलाई चीनमा परिष्कृत गर्दछ।

वास्तवमा, विश्वमा आपूर्ति हुने खनिजमध्ये आधाभन्दा बढी चीनमा परिष्कृत हुन्छन्। यस क्षेत्रमा पश्चिमा राष्ट्रहरू पछि परेको चिन्ता पनि बढ्दै गएको छ ।

लिथियम उद्योगमा निजी तथा सरकारी कम्पनीलाई सहभागी गराउन चीनले प्रोत्साहन र सहुलियत दिएको छ, जुन काम अन्य देशले गर्न सकिरहेका छैनन् । अधिकांश उत्पादन चीनमा भइरहेको छ र अन्य देशहरू आपूर्तिका लागि चीनमा निर्भर छन्। त्यसैले चीनबाहिर अन्य देशहरूमा पनि यी रिफाइनिङ कारखानाहरू स्थापना गर्नु जरुरी छ।

अब धेरै पश्चिमी देशहरूले हरित भविष्यको लागि आवश्यक सामग्रीको आपूर्ति सुनिश्चित गर्न कदम चालिरहेका छन्। अमेरिकाले चीनलाई सैन्य हतियार र प्रविधिमा प्रयोग हुने आधुनिक सेमीकन्डक्टर चिप्सको आपूर्तिमा रोक लगाएको छ । यसको जवाफमा चीनले केही महत्वपूर्ण खनिजको निर्यातमा प्रतिबन्ध लगाएको छ । यस अवस्थालाई ध्यानमा राख्दै, कार ब्याट्रीको पुन: प्रयोगको महत्त्व अझ बढेको छ।

यसबारे डा. ईभी पेटभरात्जीले भने, “लिथियम ब्याट्रीहरू पहिलेदेखि नै प्रयोग भइरहेका छन्।” जब लिथियम ब्याट्रीको आयु समाप्त हुन्छ, यसको पार्टपुर्जा र सामग्रीहरू नयाँ ब्याट्री बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। यस दिशामा पहल गर्नुपर्छ ।

त्यसोभए अब के टोयोटाले इलेक्ट्रिक कारमा प्रयोग हुने ब्याट्रीको विद्यमान समस्या समाधान गरेकै हो त ? जवाफ- हो, उसले सोलिड स्टेट ब्याट्री बनाउने प्रविधि फेला पारेको छ।

यस्तो ब्याट्रीबाट चल्ने गाडीले एक पल्ट चार्ज गरेपछि लामो दुरीको यात्रा गर्न सक्नेछ । तर फेरि पनि समस्या उही छ, टोयोटाको कुनै पनि गाडीमा यस प्रकारको ब्याट्री जडान गर्न अझै कम्तिमा ४ वर्ष लाग्छ । दोस्रो समस्या, यसमा पनि लिथियम प्रयोग गरिन्छ, जसको उत्पादन वातावरणको लागि राम्रो छैन। यससँगै विश्वमा जारी तनावका कारण यसको आपूर्तिमा पनि अवरोध भइरहेको छ ।

यसका अलवा ब्याट्री उत्पादन गर्ने अर्को प्रविधीमा पनि सँगसँगै काम भइरहेको छ । जसमा सजिलै उपलब्ध हुने सोडियम प्रयोग गरिन्छ। टोयोटा बाहेक अन्य कम्पनीहरूले पनि सोलिड स्टेट ब्याट्री बनाउने काम गरिरहेका छन् । यदी सबै कम्पनीबीच सहकार्य भए सफलताको सम्भावना धेरै बढेर जानुका साथै विश्वमा प्रदूषण न्यूनीकरण गर्ने लक्ष्य हासिल गर्न पनि सहयोग पुग्ने छ ।

बीबीसी हिन्दीबाट साभार तथा भाषानुवाद ।