पृथ्वी की सतह का 71% हिस्सा कवर करते हुए, गहरे समुद्र सबसे रहस्यमय लेकिन कठोर क्षेत्र है, जिसमें उच्च दबाव सैकड़ों से लेकर हजारों वायुमंडलों तक होता है, अत्यधिक संक्षारक समुद्री जल,और तापमान में भारी उतार-चढ़ावगहरे समुद्र के अन्वेषण उपकरण के "ऊर्जा हृदय" के रूप में,एक बैटरी के जलरोधक प्रदर्शन सीधे अन्वेषण मिशनों की सफलता या विफलता को निर्धारित करता हैअपने अनूठे "तेल सील + दबाव संतुलन" डिजाइन के लिए धन्यवाद, तेल से भरी बैटरी ने पारंपरिक बैटरी के गहरे समुद्र के जलरोधी बाधाओं को तोड़ दिया है,पानी के नीचे के रोबोटों के लिए मुख्य ऊर्जा स्रोत बन रहा हैइस लेख में गहरे समुद्र के वातावरण की जलरोधी चुनौतियों से शुरू होकर जलरोधी सिद्धांतों में गहराई से विचार किया जाएगा।व्यावहारिक अनुप्रयोग, और तेल से भरी बैटरी का तकनीकी विकास, यह पता लगाने के लिए कि वे "पानी के नीचे चरम वातावरण" में स्थिर बिजली की आपूर्ति कैसे बनाए रखते हैं।

I. गहरे समुद्र में जलरोधक का "जीवन या मृत्यु परीक्षण": पारंपरिक बैटरी संघर्ष क्यों करती है

तेल से भरी बैटरी के मूल्य को समझने के लिए,सबसे पहले यह पहचानना आवश्यक है कि बैटरी के लिए गहरे समुद्र के वातावरण का "तीन गुना हमला" पारंपरिक जलरोधी डिजाइन ऐसे परिदृश्यों में "कागज की बाधाओं" की तरह हैं, चरम परिस्थितियों के क्षरण का सामना करने में असमर्थ।

1उच्च-दबाव निचोड़नाः "मृत्युदंड दबाव"

गहरे समुद्र में हर 10 मीटर की गिरावट के लिए, दबाव में 1 वायुमंडल की वृद्धि होती है।दबाव एक ही समय में 1 वर्ग मीटर के क्षेत्र पर 100 परिवार कारों के बराबर हैअधिकांश पारंपरिक बैटरी "कठिन आवरण + स्थिर सील" डिजाइन (जैसे, रबर गास्केट, चिपकने वाला बंधन) को अपनाती है, जो उच्च दबाव के तहत अपरिवर्तनीय विकृति से गुजरती हैः सबसे अच्छा,गास्केट निचोड़ा और विकृत कर रहे हैंएक शोध दल ने एक प्रयोग किया:एक लिथियम बैटरी "IP68 जलरोधक" लेबल 500 मीटर की गहराई पर समुद्र में डूब गया था, और यह शार्ट सर्किट और केवल 23 मिनट में पूरी तरह से शक्ति खो दिया है कारण आवरण टूटने के लिए.

2समुद्री जल क्षरण: इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट्स का "अदृश्य हत्यारा"

समुद्री जल में लगभग 3.5% सोडियम क्लोराइड होता है, साथ ही मैग्नीशियम क्लोराइड और कैल्शियम क्लोराइड जैसे इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं, जिससे यह मीठे पानी की तुलना में बहुत अधिक संक्षारक होता है।यहां तक कि अगर एक पारंपरिक बैटरी का आवरण पूरी तरह से टूट नहीं जाता हैएक ओर, यह बैटरी के इलेक्ट्रोड के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया करता है (जैसे,एल्यूमीनियम पन्नी सकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम बैटरी एल्यूमीनियम ऑक्साइड बनाने के लिए समुद्र के पानी द्वारा जंग है, जिससे इलेक्ट्रोड का संपर्क खराब हो जाता है); दूसरी ओर, यह आंतरिक इलेक्ट्रोलाइट को पतला और दूषित करता है, आयन प्रवास पथ को बाधित करता है।डेटा से पता चलता है कि एक पारंपरिक जलरोधी लिथियम बैटरी को 24 घंटे के लिए उथले समुद्र के पानी (10 मीटर गहराई) में डुबोए जाने के बाद, इसकी क्षमता 40% से अधिक घट जाती है, जो गहरे समुद्र की खोज की दीर्घकालिक बिजली आपूर्ति जरूरतों को पूरा करने से बहुत दूर है।

3तापमान में उतार-चढ़ावः सील विफलता के लिए "उत्प्रेरक"

गहरे समुद्र में स्थिर तापमान का वातावरण नहीं होता है।सतह के समुद्र के पानी और गहरे समुद्र के जलतापीय स्रोतों के आसपास के तापमान का अंतर 300°C (सतह पर लगभग 20°C) से अधिक हो सकता हैपारंपरिक बैटरी की सील सामग्री (जैसे, रबर गास्केट) तीव्र तापमान परिवर्तनों के तहत विस्तार और संकुचन करती है, जिससे सील अंतर बढ़ जाता है।जिन संरचनाओं में समुद्र का पानी मुश्किल से बंद होता है, वे बार-बार तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण अपनी सीलिंग गुण खो देती हैंयह मुख्य कारण है कि कई "छोटी समुद्र की जलरोधी बैटरी" गहरे समुद्र में काम नहीं कर सकती हैं।

II. तेल से भरी बैटरी का गहरे समुद्र में जलरोधी सिद्धांत: कैसे "तेल" एक "तीन गुना सुरक्षा नेटवर्क" बनाता है

तेल से भरी बैटरी गहरे समुद्र में पनप सकती है क्योंकि वे "ऊर्जा भंडारण" को "जलरोधक सुरक्षा" के साथ गहराई से जोड़ती हैं।"एक ट्रिपल डिजाइन के माध्यम से "अछूता तेल बाधा + दबाव संतुलन + जंग प्रतिरोधी सामग्री," वे पारंपरिक बैटरी के जलरोधक दर्द बिंदुओं को ठीक से संबोधित करते हैं।

1अछूता तेल भरना: पहला "भौतिक जलरोधक बाधा"

की एक परतविशेष अछूता तेल(ज्यादातर खनिज तेल या सिंथेटिक एस्टर तेल) तेल से भरी बैटरी के आवरण और बैटरी कोर के बीच भर जाता है। तेल की यह परत "जलरोधी कवच" की तरह कार्य करती हैः

• समुद्री जल के घुसपैठ को रोकना: इन्सुलेटिंग ऑयल का घनत्व समुद्री पानी के समान है, लेकिन इसमें अघुलनशील है, जिसमें बेहद मजबूत सीलिंग गुण हैं। जब बैटरी के घेर में उच्च दबाव के कारण छोटे-छोटे अंतराल बनते हैं, तो यह पानी में घुलनशील नहीं होता है।इन्सुलेटिंग तेल पहले अंतराल भरता है, समुद्री जल और बैटरी कोर के बीच प्रत्यक्ष संपर्क को रोकने के लिए एक "तेल फिल्म बाधा" बनाते हैं; भले ही आंशिक रूप से आवरण टूट जाए, आइसोलेटिंग तेल धीरे-धीरे बाहर निकलता है, forming an "oil layer" at the rupture site to delay seawater intrusion (experimental data shows that a certain type of oil-filled battery can still operate for 3 hours in the deep sea at 200 meters even with a 1mm casing crack).

• बैटरी के कोर को अलग करना और उसकी रक्षा करना: इन्सुलेटिंग ऑयल में ही उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुण होते हैं। यहां तक कि अगर एक छोटी मात्रा में समुद्र का पानी आवरण में घुसता है, तो यह इन्सुलेटिंग ऑयल द्वारा लपेटा और अलग हो जाता है,बैटरी कोर के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के साथ एक सर्किट बनाने में असमर्थइस प्रकार शॉर्ट सर्किट के दोषों से बचा जा सकता है।

2दबाव संतुलन डिजाइनः गहरे समुद्र के उच्च दबाव का मुकाबला करने के लिए "कुंजी चाल"

गहरे समुद्र के उच्च दबाव से होने वाले आवरण के टूटने को दूर करने के लिए तेल से भरी बैटरी एक "लचीला तेल कक्ष + दबाव ट्रांसमिशन" आंतरिक और बाह्य दबाव संतुलन प्राप्त करने के लिए डिजाइनः

• लचीला तेल कक्ष संरचना: बैटरी के अंदर तेल प्रतिरोधी रबर से बने एक लचीले तेल कक्ष को रखा गया है, जो अलग करने वाले तेल से भरा हुआ है। जब बैटरी गहरे समुद्र में उतरती है,बाहरी समुद्र के पानी का दबाव ढक्कन के माध्यम से लचीले तेल कक्ष में प्रेषित किया जाता हैतेल कक्ष को संपीड़ित किया जाता है, और इन्सुलेटिंग तेल का आंतरिक दबाव तदनुसार बढ़ता है, अंततः बाहरी समुद्र के पानी के दबाव के साथ संतुलन में। इस डिजाइन के तहत, तेल के तेल का आंतरिक दबाव बढ़ जाता है।बैटरी के घेर द्वारा सहन "नेट दबाव" काफी कम हो जाता है, उच्च दबाव के कारण विरूपण और टूटने से रोकता है (डुइंग सूट के सिद्धांत के समानः मानव शरीर पर बाहरी पानी के दबाव का मुकाबला करने के लिए आंतरिक वायु दबाव को समायोजित करना) ।

• इलेक्ट्रोलाइट और इन्सुलेटिंग ऑयल के बीच "स्तरीय पृथक्करण": बैटरी के कोर के अंदर विद्युत (जैसे, लिथियम आधारित विद्युत) और बाहरी इन्सुलेटिंग तेल को तेल प्रतिरोधी डायफ्राम द्वारा अलग किया जाता है।यह न केवल इलेक्ट्रोलाइट को अछूता तेल के साथ मिश्रण से रोकता है (बैटरी की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में हस्तक्षेप से बचने के लिए) बल्कि डायफ्राम के माध्यम से दबाव संचरण को भी सक्षम बनाता है, बैटरी कोर के आंतरिक दबाव को बाहरी इन्सुलेटिंग तेल के दबाव के साथ सिंक्रोनस रूप से बदलने की अनुमति देता है, जिससे बैटरी कोर को उच्च दबाव क्षति से और अधिक सुरक्षा मिलती है।

3संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री मिलानः समुद्री जल क्षरण के खिलाफ "मूलभूत गारंटी"

तेल से भरी बैटरी के आवरण और प्रमुख घटक "गहरे समुद्र के संक्षारण प्रतिरोधी" सामग्री से बने होते हैं, जो स्रोत से जलरोधी स्थायित्व को बढ़ाते हैंः

• आवरण सामग्री: टाइटेनियम मिश्र धातु या 316L स्टेनलेस स्टील का अधिकतर प्रयोग किया जाता है। इन सामग्रियों में उच्च नमक में बहुत बेहतर संक्षारण प्रतिरोध होता है,सामान्य एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में उच्च दबाव वाले वातावरण में (प्रयोगों से पता चलता है कि 316L स्टेनलेस स्टील की जंग की दर 1 वर्ष के लिए गहरे समुद्र में डूबने के लिए केवल 0 है.01 मिमी/वर्ष, जबकि साधारण एल्यूमीनियम मिश्र धातु का 0.5 मिमी/वर्ष तक पहुंच सकता है) ।

• इलेक्ट्रोड और टर्मिनल: सकारात्मक इलेक्ट्रोड निकेल-प्लेटेड तांबे की पन्नी से बना है, नकारात्मक इलेक्ट्रोड टिन-प्लेटेड तांबे की पन्नी से बना है,और टर्मिनलों को पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (PTFE) से सील किया गया है ∙ PTFE न केवल समुद्री जल संक्षारण के लिए प्रतिरोधी है बल्कि -20°C से 260°C के तापमान सीमा में भी स्थिर रहता है, तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण होने वाली सीलिंग विफलता से बचने के लिए।

तीसरा. गहरे समुद्र के व्यावहारिक उदाहरण: तेल से भरी बैटरी का "विश्वसनीय प्रदर्शन"

तेल से भरी बैटरी की गहरे समुद्र में जलरोधी क्षमता का विभिन्न वैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक परिदृश्यों में सत्यापन किया गया है,गहरे समुद्र में आपातकालीन बचाव के लिए 000 मीटर गहरे समुद्र में अभियानइनकी व्यावहारिक कार्यक्षमता ने "पानी के नीचे ऊर्जा के मूल" के रूप में इनकी विश्वसनीयता साबित कर दी है।

13,000 मीटर गहरे समुद्र में कैमराः दुर्लभ जीवों को कैप्चर करने के लिए "छवि रक्षक"

चीन की "डीप सी वॉरियर" मानवयुक्त पनडुब्बी ने एक बार 3,000 मीटर की गहराई पर गहरे समुद्र के जैविक अवलोकन मिशनों को करने के लिए तेल से भरी बैटरी से लैस एक उच्च-परिभाषा कैमरा ले लिया था।इस कैमरे की तेल से भरी बैटरी ने "लिथियम आधारित इलेक्ट्रोलाइट + उच्च घनत्व वाले अछूता तेल" डिजाइन को अपनाया, एक टाइटेनियम मिश्र धातु आवरण और एक लचीला तेल कक्ष के साथ 300 वायुमंडल के दबाव का सामना करने में सक्षम। वास्तविक अभियान के दौरान, बैटरी 100 घंटे के लिए लगातार काम किया,कई तापमान उतार-चढ़ावों (१०° से २५° सेल्सियस तक) के बावजूद गहरे समुद्र के घोंघे और ट्यूब वर्म्स जैसे दुर्लभ जीवों की स्पष्ट तस्वीरें कैप्चर करना, बैटरी वोल्टेज 3.7V ± 0.1V पर स्थिर रहा, बिना किसी जलरोधी विफलता के।पारंपरिक सील लिथियम बैटरी पहले इस्तेमाल किया दबाव समस्याओं के कारण एक ही गहराई पर अधिकतम 15 घंटे के बाद विफल हो गया.

21,500 मीटर समुद्र तल सेंसर: तेल और गैस अन्वेषण के लिए "लंबी अवधि का डेटा स्टेशन"

समुद्री तल पर तेल और गैस की खोज के लिए बड़ी संख्या में सेंसरों को तैनात करने की आवश्यकता होती है ताकि वास्तविक समय में गठन दबाव, तापमान और अन्य डेटा की निगरानी की जा सके।जिसे 6 से 12 महीने तक समुद्र तल पर निरंतर कार्य करना पड़ता हैइन सेंसरों के लिए एक ऊर्जा कंपनी द्वारा सुसज्जित तेल से भरी बैटरी में लक्षित डिजाइन थे:

• उच्च चिपचिपाहट वाले अछूता तेल से भरना ताकि समुद्र तल की धाराओं के कारण तेल के फिसलने से रोका जा सके।

• गहरे समुद्र में लगभग 4 डिग्री सेल्सियस के निरंतर तापमान के वातावरण में अनुकूलित करने के लिए कम तापमान प्रतिरोधी लिथियम नमक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करना;

• डबल पीटीएफई गास्केट के साथ 316 एल स्टेनलेस स्टील के आवरण को अपनाया गया।
  व्यावहारिक अनुप्रयोग में, इस तेल से भरी बैटरी ने 1,500 मीटर की गहराई पर 10 महीने तक स्थिर शक्ति प्रदान की,अवधि के दौरान बिना रखरखाव के 100% सेंसर डेटा ट्रांसमिशन दर बनाए रखनाइसके विपरीत, पहले इस्तेमाल की जाने वाली पारंपरिक जलरोधी बैटरी को औसतन हर 3 महीने में बदलने की आवश्यकता होती थी।जो न केवल अन्वेषण लागत में वृद्धि करता है बल्कि समुद्री तल के पर्यावरण को भी नुकसान पहुंचाने का जोखिम उठाता है.

350 मीटर का उथले समुद्र में बचाव रोबोटः आपातकालीन परिदृश्यों के लिए "लचीला सहायक"

तेल से भरी बैटरी भी उथल-पुथल (100 मीटर के भीतर) में उत्कृष्ट प्रदर्शन करती है।आपातकालीन बचाव दल द्वारा उपयोग किए जाने वाले एक "मिनी आरओवी" (रिमोट से संचालित पानी के नीचे चलने वाला वाहन) में एक हल्के तेल से भरी बैटरी (केवल 500 ग्राम वजन) होती है।, अछूता तेल से भरा हुआ है, और "स्व-दबाव संतुलन" डिजाइन को अपनाता है (कोई लचीला तेल कक्ष की आवश्यकता नहीं है, अछूता तेल के हल्के संपीड़न के माध्यम से दबाव संतुलन प्राप्त करता है) ।बंदरगाह में जहाज डूबने से बचाव अभियान के दौरान, इस आरओवी ने 50 मीटर की पानी की गहराई पर 8 घंटे तक काम किया, बार-बार संकीर्ण केबिन अंतराल के माध्यम से नेविगेट किया, बैटरी में पानी के प्रवेश के बिना।यह अंततः सफलतापूर्वक फंसे हुए कर्मियों का पता लगायाइसके विपरीत, एक पारंपरिक जलरोधी लिथियम बैटरी का उपयोग करने वाला एक समान आरओवी समान कार्य परिस्थितियों में अधिकतम 3 घंटे तक ही काम कर सकता है,पानी के प्रवेश और नियंत्रण के नुकसान के जोखिम के साथ.

चतुर्थ. तकनीकी विकास और DIY अंतर्दृष्टिः गहरे समुद्र में तेल से भरी बैटरी का भविष्य और अनुप्रयोग

यद्यपि तेल से भरी बैटरी अधिकांश गहरे समुद्र परिदृश्यों की जरूरतों को पूरा कर सकती है, फिर भी उन्हें "भारी वजन, कम ऊर्जा घनत्व और कठिन रखरखाव जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।" ये बाधाएं भविष्य की सफलताओं की दिशा भी हैंइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के शौकीनों के लिए, उनके जलरोधी सिद्धांत पानी के नीचे DIY परियोजनाओं के लिए व्यावहारिक विचार भी प्रदान कर सकते हैं।

1भविष्य की सफलताएंः हल्के, उच्च क्षमता और बुद्धिमान

• हल्की सामग्रीकार्बन फाइबर से प्रबलित राल के आवरणों को विकसित करना ताकि दबाव प्रतिरोध सुनिश्चित करते हुए 10 एएच गहरे समुद्र की तेल से भरी बैटरी का वजन 2 किलोग्राम से घटाकर 1 किलोग्राम से कम किया जा सके।

• उच्च क्षमता वाले इलेक्ट्रोलाइट्स: नए लिथियम-धातु नकारात्मक इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोलाइट्स का विकास, बेहतर इन्सुलेशन तेल के साथ संयुक्त (उदाहरण के लिए, नैनो-स्केल वाटरप्रूफिंग एजेंट जोड़ना),ऊर्जा घनत्व को 80-120Wh/kg से बढ़ाकर 150Wh/kg से अधिक करना;

• बुद्धिमान निगरानी: वास्तविक समय में आंतरिक बैटरी स्थिति को प्रसारित करने के लिए माइक्रो प्रेशर सेंसर और तेल एकाग्रता सेंसर को एम्बेड करना, दोषों की प्रारंभिक चेतावनी प्रदान करना और रखरखाव लागत को कम करना।

2. DIY Insights: पारंपरिक उपकरणों की जलरोधक क्षमता बढ़ाने के लिए "टिप्स"

• सरल इन्सुलेटिंग ऑयल सीलिंग: एक पारंपरिक बैटरी के आवरण में ट्रांसफार्मर तेल की एक छोटी मात्रा भरें, फिर इसे उथले पानी के वातावरण में जलरोधी प्रदर्शन में सुधार के लिए एपॉक्सी राल के साथ सील करें (जैसे, स्विमिंग पूल),नदियों) (तापमान परिवर्तन के कारण दबाव के निर्माण से बचने के लिए एक छोटा सा वेंट छेद आरक्षित किया जाना चाहिए);

• दबाव संतुलन डिजाइन: DIY अंडरवाटर सेंसर बनाते समय, आंतरिक और बाहरी दबाव संतुलन प्राप्त करने और आवरण के टूटने को रोकने के लिए आवरण पर एक लचीला रबर मूत्राशय (वायु या तेल से भरा) स्थापित करें;

• संक्षारण प्रतिरोधी टर्मिनल उपचार: टर्मिनलों को गर्मी से सिकुड़ने वाले ट्यूबों से लपेटें, फिर टर्मिनलों के माध्यम से समुद्र के पानी को घुसने से रोकने के लिए तेल प्रतिरोधी सिलिकॉन सीलेंट लगाएं।

The application of oil-filled batteries in deep-sea waterproofing is not only a result of technological innovation but also reflects the thinking of "designing for extreme scenar