Paper battery
کاغذی بیٹری کو بڑے پیمانے پر سیلولوز (کاغذ کا اہم جزو) سے بنے سپیسر کو استعمال کرنے کے لیے تیار کیا جاتا ہے۔ یہ چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے اعلی سطح کے علاقے کے الیکٹروڈ کے طور پر کام کرنے کے لیے نینواسکوپک پیمانے کے ڈھانچے کو شامل کرتا ہے۔ غیر معمولی طور پر پتلی ہونے کے علاوہ، کاغذ کی بیٹریاں لچکدار اور ماحول دوست ہوتی ہیں، جو مصنوعات کی ایک وسیع رینج میں انضمام کی اجازت دیتی ہیں۔ ان کا کام روایتی کیمیائی بیٹریوں سے ملتا جلتا ہے جس میں اہم فرق یہ ہے کہ وہ غیر تباہ کن ہیں اور انہیں وسیع رہائش کی ضرورت نہیں ہے۔ فوائد ان بیٹریوں کی ساخت ہی انہیں روایتی بیٹریوں سے الگ کرتی ہے۔ کاغذ وافر مقدار میں اور خود کفیل ہوتا ہے، جو کاغذ کو سستا بناتا ہے۔ کاغذ کو ٹھکانے لگانا بھی سستا ہے کیونکہ کاغذ آتش گیر ہونے کے ساتھ ساتھ بائیوڈیگریڈیبل بھی ہوتا ہے۔ کاغذ کا استعمال بیٹری کو بہت زیادہ لچک دیتا ہے۔ بیٹری کو فکسڈ کیسنگ کی ضرورت کے بجائے اشیاء کے گرد جھکا یا لپیٹا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایک پتلی، چپٹی شیٹ ہونے کی وجہ سے، کاغذ کی بیٹری آسانی سے تنگ جگہوں پر فٹ ہو سکتی ہے، جس سے اس کی طاقت والے آلے کے سائز اور وزن کو کم کیا جا سکتا ہے۔ کاغذ کے استعمال سے الیکٹران کے بہاؤ میں اضافہ ہوتا ہے جو اعلی کارکردگی کے استعمال کے لیے موزوں ہے۔ کاغذ کیپلری ایکشن کی اجازت دیتا ہے لہذا بیٹریوں میں موجود سیال، جیسے الیکٹرولائٹس، کو بیرونی پمپ کے استعمال کے بغیر منتقل کیا جا سکتا ہے۔ بیٹریوں میں کاغذ کا استعمال سطح کے رقبے کو بڑھاتا ہے جسے ریجینٹس کو مربوط کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کاغذی بیٹریوں میں استعمال ہونے والے کاغذ کو اس کی کارکردگی کی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے اضافی کیا جا سکتا ہے۔ پیٹرننگ تکنیک جیسے فوٹوولتھگرافی، موم پرنٹنگ، اور لیزر مائکرو مشیننگ کا استعمال کاغذ پر ہائیڈروفوبک اور ہائیڈروفیلک حصے بنانے کے لیے کیا جاتا ہے تاکہ بیٹریوں میں استعمال ہونے والے سیالوں کے کیپلری ایکشن کو ہدایت دینے کا راستہ بنایا جا سکے۔ اسی طرح کی تکنیکوں کو کاغذ پر برقی راستے بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ کاغذ کے برقی آلات بنائے جا سکیں اور کاغذ کی توانائی کے ذخیرے کو مربوط کیا جا سکے۔ دیگر فوائد میں شامل ہیں: بیٹری اور کیپسیٹر دونوں کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ لچکدار ہے۔ یہ انتہائی پتلی توانائی ذخیرہ کرنے والا آلہ ہے۔ دیرپا۔ غیر زہریلا۔ مستحکم بجلی کی پیداوار۔ اگرچہ کاغذی بیٹریوں کے فوائد کافی متاثر کن ہیں، لیکن بہت سے اجزاء جو انہیں بہترین بناتے ہیں، جیسے کاربن نینو ٹیوبز اور پیٹرننگ، پیچیدہ اور مہنگے ہیں۔ 1. پھاڑ پھاڑ کا شکار ہو جائیں۔ 2. برقی تجزیہ اور لیزر ابلیشن جیسے طریقہ کار کے استعمال کی وجہ سے کاربن سے بنے نینو ٹیوبز مہنگے ہوتے ہیں۔ 3. سانس نہیں لینا چاہیے، کیونکہ وہ پھیپھڑوں کو نقصان پہنچا سکتے ہیں۔ الیکٹرولائٹس یہ سیلولوز پر مبنی سپیسر بہت سے ممکنہ الیکٹرولائٹس کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ محققین نے آئنک مائع، بنیادی طور پر ایک مائع نمک، کو بیٹری کے الیکٹرولائٹ کے ساتھ ساتھ قدرتی طور پر پائے جانے والے الیکٹرولائٹس جیسے انسانی پسینہ، خون اور پیشاب کے طور پر استعمال کیا۔ آئنک مائع کا استعمال، جس میں پانی نہ ہو، اس کا مطلب یہ ہوگا کہ بیٹریاں منجمد یا بخارات نہیں ہوں گی، ممکنہ طور پر انتہائی درجہ حرارت میں کام کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ آپریٹنگ حالات (جیسے۔ اس طرح کی بیٹریوں کا درجہ حرارت، نمی، جامد دباؤ) الیکٹرولائٹ کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات کے ساتھ ساتھ سیلولوز میش کے استحکام پر منحصر ہوگا۔ دونوں ممکنہ طور پر محدود عوامل ہیں۔ ممکنہ ایپلی کیشنز بیٹری کا کاغذ جیسا معیار اور اس کے اندر سرایت شدہ نینو ٹیوبز کی ساخت مل کر انہیں ہلکا وزن اور کم لاگت فراہم کرتا ہے، جو پورٹیبل الیکٹرانکس، ہوائی جہاز، آٹوموبائل اور کھلونوں (جیسے ماڈل ہوائی جہاز) کی صلاحیت پیش کرتا ہے۔ بیٹریاں نینو ٹیوبز کا استعمال کرتی ہیں، جو ممکنہ طور پر ضرورت سے زیادہ لاگت کی وجہ سے تجارتی طور پر اپنانے کو سست کرتی ہیں۔ تجارتی طور پر اپنانے کے لیے بھی بڑے آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، اخبار کے سائز کا آلہ کار کو طاقت دینے کے لیے کافی طاقتور ہو سکتا ہے۔ کاغذ کو بیٹریوں کی کئی مختلف شکلوں میں ضم کیا جا سکتا ہے، جیسے الیکٹرو کیمیکل بیٹریاں، بائیو فیول سیل، لتیم آئن بیٹریاں، سپر کیپیسیٹرز، اور نینو جنریٹر۔ الیکٹرو کیمیکل بیٹریاں کاغذ کے استعمال کو مربوط کرنے کے لیے الیکٹرو کیمیکل بیٹریوں میں ترمیم کی جا سکتی ہے۔ الیکٹرو کیمیکل بیٹری عام طور پر دو دھاتوں کا استعمال کرتی ہے، جو دو چیمبروں میں تقسیم ہوتی ہیں اور ایک پل یا جھلی کے ذریعے جڑی ہوتی ہیں جو دونوں دھاتوں کے درمیان الیکٹرانوں کے تبادلے کی اجازت دیتی ہے، اس طرح توانائی پیدا ہوتی ہے۔ کاغذ پر الیکٹروڈ جمع کرکے اور بیٹری کو چالو کرنے کے لیے استعمال ہونے والے سیال کو رکھنے کے لیے کاغذ کا استعمال کرکے کاغذ کو الیکٹرو کیمیکل بیٹریوں میں ضم کیا جا سکتا ہے۔ جو کاغذ نمونہ بنایا گیا ہے اسے الیکٹرو کیمیکل بیٹریوں میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ بیٹری کو کاغذی الیکٹرانکس کے ساتھ زیادہ ہم آہنگ بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ یہ بیٹریاں کم وولٹیج پیدا کرتی ہیں اور مختصر مدت کے لیے کام کرتی ہیں، لیکن ان کی پیداوار اور صلاحیت کو بڑھانے کے لیے انہیں سیریز میں جوڑا جا سکتا ہے۔ اس قسم کی کاغذی بیٹریاں جسمانی سیالوں کے ساتھ چالو کی جا سکتی ہیں جو انہیں صحت کی دیکھ بھال کے شعبے میں بہت مفید بناتی ہیں جیسے کہ ایک بار استعمال ہونے والے طبی آلات یا مخصوص بیماریوں کے ٹیسٹ۔ اس قسم کی بیٹری صحت کی دیکھ بھال کی صنعت کے لیے پاور پوائنٹ آف کیئر ڈیوائسز کی طویل زندگی کے ساتھ تیار کی گئی ہے۔ اس ڈیوائس میں میگنیشیم ورق انوڈ کا استعمال کرتے ہوئے بنائی گئی کاغذی بیٹری کا استعمال کیا گیا اور سلور کیتھوڈ کا استعمال گردے کے کینسر، جگر کے کینسر اور آسٹیوبلاسٹک ہڈی کے کینسر جیسے مریضوں میں بیماریوں کا پتہ لگانے کے لیے کیا گیا ہے۔ کاغذ کو موم کی پرنٹنگ کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا تھا اور اسے آسانی سے ٹھکانے لگایا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، یہ بیٹری کم لاگت پر تیار کی گئی تھی اور اس کی دیگر عملی ایپلی کیشنز ہیں۔ لتیم آئن بیٹریاں کاغذ کو لتیم آئن بیٹریوں میں باقاعدہ، تجارتی کاغذ، یا واحد دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز کے ساتھ بہتر کاغذ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بہتر کاغذ کو الیکٹروڈ اور جداکار کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے جس کے نتیجے میں ایک مضبوط، لچکدار بیٹری بنتی ہے جس میں عمدہ کارکردگی کی صلاحیتیں ہوتی ہیں جیسے کہ اچھی سائیکلنگ، بہترین کارکردگی، اور اچھی واپسی۔ کاغذ کو جداکار کے طور پر استعمال کرنا پلاسٹک کے استعمال سے زیادہ موثر ہے۔ تاہم، استعمال شدہ مواد کے لحاظ سے کاغذ کو بڑھانے کا عمل پیچیدہ اور مہنگا ہو سکتا ہے۔ کاربن نینو ٹیوب اور سلور نینو وائر فلم کو باقاعدہ کاغذ کو کوٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ ایک آسان اور کم مہنگا جداکار اور بیٹری سپورٹ بنایا جا سکے۔ کنڈکٹو کاغذ کو روایتی طور پر استعمال ہونے والے دھاتی کیمیکلز کو تبدیل کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نتیجے میں بننے والی بیٹری اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے، جبکہ مینوفیکچرنگ کے عمل کو آسان بناتی ہے اور لاگت کو کم کرتی ہے۔ لتیم آئن کاغذ کی بیٹریاں لچکدار، پائیدار، ریچارج ایبل ہوتی ہیں، اور الیکٹرو کیمیکل بیٹریوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ طاقت پیدا کرتی ہیں۔ ان فوائد کے باوجود، اب بھی کچھ خامیاں ہیں۔ لی-آئن بیٹری کے ساتھ کاغذ کو مربوط کرنے کے لیے، بیٹری کو اپنی مرضی کے مطابق کام کرنے کے لیے پیچیدہ پرتوں اور موصلیت کی تکنیکوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان پیچیدہ تکنیکوں کے استعمال کی ایک وجہ استعمال شدہ کاغذ کو مضبوط کرنا ہے تاکہ وہ اتنی آسانی سے پھٹ نہ جائے۔ اس سے بیٹری کی مجموعی طاقت اور لچک میں اضافہ ہوتا ہے۔ ان تکنیکوں کے لیے وقت، تربیت اور مہنگے مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید برآں، مطلوبہ انفرادی مواد ماحول دوست نہیں ہیں اور انہیں ٹھکانے لگانے کے مخصوص طریقہ کار کی ضرورت ہوتی ہے۔ کاغذ کی لتیم آئن بیٹریاں ان ایپلی کیشنز کے لیے بہترین موزوں ہوں گی جن میں طویل مدت میں کافی مقدار میں توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ لتیم آئن کاغذ کی بیٹریاں کاربن نینو ٹیوبز اور سیلولوز پر مبنی جھلی پر مشتمل ہو سکتی ہیں اور اچھے نتائج پیدا کر سکتی ہیں، لیکن زیادہ قیمت پر۔ دیگر محققین پائرولیزڈ فلٹر پیپر سے تیار کاربن پیپر کا استعمال کرنے میں کامیاب رہے ہیں۔ کاغذ الیکٹروڈ اور کیتھوڈ کے درمیان ڈالا جاتا ہے۔ لی-ایس بیٹریوں میں انٹلیئر کے طور پر کاربن پیپر کا استعمال بیٹریوں کی کارکردگی اور صلاحیت کو بہتر بناتا ہے۔ کاربن کاغذ کیتھوڈ اور الیکٹروڈ کے درمیان رابطے کے علاقے کو بڑھاتا ہے جو الیکٹرانوں کے زیادہ بہاؤ کی اجازت دیتا ہے۔ کاغذ کے سوراخ الیکٹرانوں کو آسانی سے سفر کرنے کی اجازت دیتے ہیں جبکہ انوڈ اور کیتھوڈ کو ایک دوسرے کے ساتھ رابطے میں رہنے سے روکتے ہیں۔ یہ زیادہ پیداوار، بیٹری کی صلاحیت اور سائیکل استحکام میں ترجمہ کرتا ہے ؛ یہ روایتی لی-ایس بیٹریوں میں بہتری ہیں۔ کاربن کاغذ پائرولیزڈ فلٹر کاغذ سے بنایا جاتا ہے جو بنانے میں سستا ہوتا ہے اور بیٹری کے طور پر استعمال ہونے والے کثیر دیوار والے کاربن نینو ٹیوب کاغذ کی طرح کام کرتا ہے۔ بائیو فیول سیل الیکٹرو کیمیکل بیٹریوں کی طرح کام کرتے ہیں، سوائے اس کے کہ وہ برقی توانائی پیدا کرنے کے لیے ریڈوکس رد عمل کو آسان بنانے کے لیے دھاتوں کے بجائے چینی، ایتھنول، پائروویٹ اور لیکٹیٹ جیسے اجزاء کا استعمال کرتے ہیں۔ بہتر شدہ کاغذ کا استعمال بائیو فیول سیل کے مثبت اور منفی اجزاء کو رکھنے اور الگ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ یہ کاغذی بائیو فیول سیل روایتی بائیو فیول سیل کے مقابلے میں بہت تیزی سے شروع ہوا کیونکہ سوراخ دار کاغذ مثبت بائیو فیول کو جذب کرنے اور مثبت بائیو فیول سے بیکٹیریا کے لگاؤ کو فروغ دینے کے قابل تھا۔ یہ بیٹری مائعوں کی ایک وسیع رینج کے ذریعے چالو ہونے کے بعد کافی مقدار میں بجلی پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے اور پھر اسے ٹھکانے لگایا جاتا ہے۔ کچھ ترقی ضرور ہونی چاہیے، کیونکہ کچھ اجزاء زہریلے اور مہنگے ہوتے ہیں۔ قدرتی طور پر پائے جانے والے الیکٹرولائٹس زندہ جسموں پر یا ان کے اندر استعمال کے لیے بائیو مطابقت پذیر بیٹریوں کی اجازت دے سکتے ہیں۔ کاغذ کی بیٹریوں کو ایک محقق نے "پیس میکر جیسے چھوٹے آلے کو کسی سخت کیمیکل کو جسم میں داخل کیے بغیر طاقت دینے کا ایک طریقہ-جیسے کہ عام طور پر بیٹریوں میں پائے جانے والے قسم۔" کے طور پر بیان کیا تھا۔ خون میں الیکٹرولائٹس کو استعمال کرنے کی ان کی صلاحیت انہیں ممکنہ طور پر طبی آلات جیسے پیس میکرز، طبی تشخیصی آلات، اور منشیات کی ترسیل ٹرانسڈرمل پیچ کے لیے مفید بناتی ہے۔ جرمن ہیلتھ کیئر کمپنی کے ایس ڈبلیو مائکروٹیک خون کی فراہمی کے درجہ حرارت کی نگرانی کے لیے مواد کا استعمال کر رہی ہے۔ سپر کیپیسیٹرز پیپر بیٹری ٹیکنالوجی کو سپر کیپیسیٹرز میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سپر کیپیسیٹرز کام کرتے ہیں اور الیکٹرو کیمیکل بیٹریوں کی طرح تیار کیے جاتے ہیں، لیکن عام طور پر زیادہ کارکردگی کے قابل ہوتے ہیں اور ری چارج کیے جانے کے قابل ہوتے ہیں۔ کاغذ، یا بہتر شدہ کاغذ کو پتلی، لچکدار سپر کیپیسیٹرز تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو ہلکے وزن والے کم مہنگے ہوتے ہیں۔ کاغذ جسے کاربن نینو ٹیوبز کے ساتھ بڑھایا گیا ہے عام طور پر باقاعدہ کاغذ کے مقابلے میں ترجیح دی جاتی ہے کیونکہ اس کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے اور یہ دونوں دھاتوں کے درمیان الیکٹرانوں کی آسان منتقلی کی اجازت دیتا ہے۔ الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈ کو کاغذ میں سرایت کیا جاتا ہے جو ایک لچکدار کاغذ سپر کیپیسیٹر تیار کرتا ہے جو آج پیدا ہونے والے کچھ تجارتی سپر کیپیسیٹرز کا مقابلہ کر سکتا ہے۔ کاغذ کا سپر کیپیسیٹر ہائی پاور ایپلی کیشن کے لیے اچھی طرح سے موزوں ہوگا۔ نینو جنریٹر ایک حالیہ آلات ہیں جو مکینیکل توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ کاغذ نینو جنریٹرز کے جزو کے طور پر ان ہی وجوہات کی بنا پر مطلوب ہے جن پر اوپر بحث کی گئی ہے۔ اس طرح کے آلات حرکت کو پکڑنے کے قابل ہوتے ہیں، جیسے کہ جسم کی حرکت، اور اس توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کر سکتے ہیں جو مثال کے طور پر ایل ای ڈی لائٹس کو طاقت دے سکتی ہے۔ بیٹری کی اقسام کی فہرست بھی دیکھیں حوالہ جات پرنٹ ایبل بیٹری رولز آف دی پریس 22 مئی 2006 کو بازیافت کی گئی۔ بیٹری کی اقسام