Yeni Pil Tekniğini Endüstriye Taşımak için Süper Ucuz Toprak Elementi
Fotoğraf : Purdue Üniversitesi Pazarlama ve Medya fotoğrafı
Sodyum iyonu pillerini lityum-iyonu pilleri kadar işlevsel hale getirmek için dünya çapındaki çabalar, kontrollü sodyumun patlamaya eğilimli olmasından bu yana uzun süredir var, ancak ilk birkaç kez bir pilin şarjı ve deşarjı sırasında sodyum iyonlarının ‘kaybolmasının’ nasıl önleneceği henüz çözülmedi. Şimdi, araştırmacılar bu sorunu gideren ve düzgün bir şekilde şarj eden bir sodyum tozu versiyonu yaptılar.
Purdue araştırmacısı Jialiang Tang, teknolojinin endüstri testlerine geçmesini ve kullanılmasını engelleyen sodyum-iyonu pillerindeki şarj sorunlarının çözülmesine yardımcı oldu.
Bugünün pillerinin çoğu, Güney Amerika dağlarından nadir çıkan lityumdan oluşur. Dünya bu kaynağı tüketirse, pil üretimi durabilir.
Sodyum, suya maruz kaldığında –hatta sadece havadaki suya- morarma ve yanma oluşturduğu bilinen lityum iyonu pillerinin kullanımına karşı çok ucuz ve yeryüzünde bol miktarda bulunan bir alternatiftir.
Sodyum iyonu pillerini lityum-iyonu pilleri kadar işlevsel hale getirmek için dünya çapında çabalar, kontrollü sodyumun patlamaya eğilimli olmasına rağmen, sodyum pillerin ilk birkaç kez pil şarjları ve deşarjları sırasında “kaybolmadan” nasıl korunacağını henüz çözmemiştir. Şimdi, Purdue Üniversitesi araştırmacıları bu sorunu gideren ve düzgün bir şekilde şarj eden bir sodyum tozu versiyonu yaptılar.
Purdue kimya mühendisliği profesörü Vilas Pol, “Elektrot işlemi sırasında fabrikasyon sodyum tozu eklenmesi, pil üretimi işleminde sadece küçük değişiklikler gerektirir” dedi. “Bu, sodyum iyonu pil teknolojisini endüstriye taşımanın potansiyel bir yoludur.”
Çalışma, Enerji Kaynakları Dergisi’nde 31 Ağustos 2018’de yayımlanmak üzere Haziran 2018’de çevrimiçi olarak kullanıma sunuldu.
Bu çalışma, Purdue’nin 150. yıldönümü kapsamında üniversitenin sağlık, uzay, yapay zeka ve sürdürülebilirlik alanlarında yaptığı evrensel gelişmeleri kabul ederek Purdue’ un dev atılılmları kutlaması ile uyuşuyor. Bunlar, Purdue’u gerçek dünya sorunlarını çözen entelektüel bir merkez olarak göstermek için tasarlanan yıl boyu süren kutlamalarının Fikir Festivali’nin dört teması.
Sodyum iyonu pilleri fiziksel olarak lityum-iyonu teknolojisinden daha ağır olsa bile, araştırmacılar sodyum-iyonu pillerini araştırıyorlar çünkü böylece büyük güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi tesisleri için daha düşük maliyetle enerji depolayabilirler.
Sorun sodyum iyonlarının, ilk şarj döngüleri sırasında anot adı verilen bir bataryanın sert karbon ucuna yapışması ve katot ucuna geçmemesidir. İyonlar “katı elektrolit arayüzü” olarak adlandırılan bir yapıya dönüşürler.
Pol, “Normalde katı elektrolit arayüzü iyidir, çünkü karbon parçacıklarını elektriğin yapıldığı bir pilin asidik elektrolitinden korur.” “Ancak arayüzün çok fazlası pili şarj etmek için ihtiyacımız olan sodyum iyonlarını tüketiyor.”
Purdue araştırmacıları, sodyumun bir toz olarak kullanılmasını önerdi; bu, katı elektrolit ara yüzü için karbonu korumak amacıyla gereken miktarda sodyum sağlar, ancak sodyum iyonlarını tüketecek şekilde birikmez.
Gaz argonu ile dolu bir torpido gözünde sodyum tozu yaparak, sodyumun yanmasını sağlayacak neme maruz kalmasını en aza indirdi. Tozu yapmak için, sodyum parçalarını sütümsü mor bir sıvıda eritmek için ultrason -bir fetüsün gelişimini izlemek için kullanılan ile aynı araç – kullandılar. Sıvı daha sonra bir toz halinde soğutuldu ve toz parçacıklarını eşit olarak dağıtmak için bir heksan çözeltisi içerisinde süspanse edildi.
Üretim sırasında anot veya katot elektrotlarına sodyum süspansiyonunun sadece birkaç damlası, bir sodyum-iyonu pil hücresinin daha fazla stabilite ve daha yüksek kapasite-işlevsel bir batarya için minimum gereksinimler- ile şarj ve deşarj edilmesini sağlar.
Kaynak : sciencedaily.com
