एक नया क्वांटम सेंसर इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी में संग्रहीत ऊर्जा को मौजूदा उपकरणों की तुलना में अधिक सटीक रूप से माप सकता है - इसके आविष्कारकों के अनुसार मुत्सुको हटनो टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और जापान में उनके सहयोगियों में। उनका सेंसर हीरे में नाइट्रोजन-रिक्ति (एनवी) केंद्रों का उपयोग करता है और इससे इलेक्ट्रिक वाहनों की सीमा और ऊर्जा दक्षता में पर्याप्त सुधार हो सकता है।
इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) को व्यापक रूप से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को खत्म करने के वैश्विक प्रयास के एक महत्वपूर्ण तत्व के रूप में देखा जाता है। उनकी दक्षता पर एक सीमा ईवी की यह अनुमान लगाने की क्षमता है कि इसकी बैटरी कितनी ऊर्जा बनी हुई है।
आज, शेष ऊर्जा का अनुमान बैटरी से बहने वाले विद्युत प्रवाह को मापने के द्वारा लगाया जाता है क्योंकि EV को चलाया जा रहा है। हालांकि ये धाराएं सैकड़ों एम्पीयर तक पहुंच सकती हैं, उनका औसत मूल्य आमतौर पर लगभग 10 ए होता है। नतीजतन, वर्तमान सेंसर को एक बड़ी गतिशील सीमा पर काम करना चाहिए, जो उन्हें आसपास के वातावरण से शोर के लिए अतिसंवेदनशील बनाता है।
सुरक्षा अंतराल
इस शोर का मतलब है कि बैटरी की शेष ऊर्जा का अनुमान लगभग 10% की सटीकता के भीतर ही लगाया जा सकता है। इसलिए सुरक्षित होने के लिए, ईवी बैटरी को उनकी ऊर्जा क्षमता के 10% तक गिर जाने के बाद रिचार्ज किया जाना चाहिए। यह एक ईवी की ड्राइविंग रेंज पर एक महत्वपूर्ण सीमा डालता है और इसका मतलब है कि लक्ष्य सीमा को प्राप्त करने के लिए भारी बैटरी की आवश्यकता होती है।
इस सटीकता में सुधार करने के लिए, हैटानो की टीम ने एनवी केंद्रों पर आधारित डायमंड क्वांटम सेंसर की एक जोड़ी का उपयोग करके करंट को मापा। एक एनवी केंद्र एक अशुद्धता है जिसमें हीरे की जाली में दो कार्बन परमाणुओं को एक नाइट्रोजन परमाणु और एक आसन्न खाली स्थान से बदल दिया जाता है।
एक NV केंद्र एक छोटे से स्पिन चुंबकीय क्षण के रूप में व्यवहार करता है जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति बहुत संवेदनशील होता है। इन क्षेत्रों को प्रकाश और माइक्रोवेव का उपयोग करके एनवी केंद्रों की जांच करके बहुत सटीक रूप से मापा जा सकता है।
विभेदक माप
अपने अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने ईवी बसबार के दोनों ओर हीरे के सेंसर की एक जोड़ी रखी, जो धातु की एक मोटी पट्टी है जो ईवी की बैटरी को उसके मोटर्स और अन्य विद्युत घटकों से जोड़ती है। जैसे ही करंट बसबार से गुजरता है, यह एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जिसे दोनों डायमंड सेंसर द्वारा मापा जाता है। चूंकि सेंसर बसबार के दोनों ओर स्थित होते हैं, एक सेंसर चुंबकीय क्षेत्र के लिए सकारात्मक मान को मापता है और दूसरा नकारात्मक मान को मापता है। महत्वपूर्ण रूप से, वे दोनों समान स्तर के शोर को मापते हैं - इसलिए एक माप को दूसरे से घटाना शोर को समाप्त करता है।
हाई-रिज़ॉल्यूशन डायमंड सेंसर दिल में विद्युत धाराओं को मैप करता है
इस अंतर तकनीक का उपयोग करते हुए, टीम ने बसबार में 130 ए जितना ऊंचा और 10 एमए जितना कम - शोर वाले वातावरण में भी धाराओं को मापा। इसके बाद टीम ने करंट को ± 1000 ए तक क्रैंक किया और सेंसर को -45 डिग्री सेल्सियस-85 डिग्री सेल्सियस तापमान रेंज में संचालित किया और अच्छा माप प्रदर्शन देखा।
टीम का कहना है कि सेंसर ईवी बैटरी के वजन को 10% तक कम कर सकते हैं, जिससे ईवी चलाने और उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा कम हो जाएगी। उनका अनुमान है कि सेंसरों का व्यावसायिक रोलआउट अंततः परिवहन उद्योग द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड को 0.2 तक कुछ 2030% तक कम कर सकता है - संभावित रूप से शुद्ध-शून्य कार्बन उत्सर्जन के लक्ष्य को एक कदम करीब ला सकता है।
में अनुसंधान वर्णित है वैज्ञानिक रिपोर्ट.
