Yeni Bir Konsept Daha Çevre Dostu Pilleri Mümkün Kılabilir
Bir alüminyum pil için yeni bir konsept, önceki sürümlere göre iki kat daha fazla enerji yoğunluğuna sahip, bol miktarda malzemeden yapılmış ve düşük üretim maliyetleri ve çevresel etkiye yol açabilir. Bu fikir güneş ve rüzgar enerjisinin depolanması dahil büyük ölçekli uygulamalar için potansiyele sahiptir. Chalmers Teknoloji Üniversitesi, İsveç ve Ulusal Kimya Enstitüsü, Slovenya’dan araştırmacılar bu fikrin arkasındadır.
Alüminyum batarya teknolojisinin kullanılması, yüksek teorik enerji yoğunluğu ve üretim ve geri dönüşümü için kurulmuş bir endüstri mevcut olduğu gerçeği gibi çeşitli avantajlar sunabilir. Günümüzün lityum iyon pilleriyle karşılaştırıldığında, araştırmacıların yeni konseptleri üretim maliyetlerinde belirgin bir düşüşe neden olabilir.
“Yeni konseptimizden öngördüğümüz maddi maliyetler ve çevresel etkiler, günümüzde gördüklerimizden çok daha düşüktür, örneğin güneş pili parkları veya rüzgar enerjisinin depolanması gibi büyük ölçekli kullanım için uygun hale getirmektedir” diyor Chalmers’da Fizik Bölümü’nde Prof. Patrik Johansson.
“Ek olarak, yeni pil konseptimiz, bugün “ son teknoloji ”olan alüminyum pillerle karşılaştırıldığında iki kat daha fazla enerji yoğunluğuna sahip.”
Alüminyum piller için önceki tasarımlarda alüminyum anot olarak (negatif elektrot) – ve katod (grafit (pozitif elektrot)) olarak grafit kullanılmıştır. Ancak grafit, faydalı olması için yeterli performansa sahip batarya hücreleri oluşturmak için çok düşük bir enerji içeriği sağlar.
Fakat Patrik Johansson ve Chalmers tarafından sunulan yeni konseptte, Ljubljana’da Robert Dominko liderliğindeki bir araştırma grubuyla birlikte grafit, karbon bazlı molekül antrakinondan yapılmış organik, nanoyapılı bir katot ile değiştirilmiştir.
Antrakinon katodu, daha önce Slovenya’daki Ulusal Kimya Enstitüsü’nün grubundan Chalmers’da konuk araştırmacı olarak çalışan Jan Bitenc tarafından kapsamlı bir şekilde geliştirilmiştir.
Bu organik molekülün katod malzemesindeki avantajı, pozitif yük taşıyıcıların elektrolitten, iyonların elektrotlar arasında hareket ettiği ve akünün daha yüksek enerji yoğunluğunu mümkün kılan elektrolitten depolanmasını sağlamasıdır.
“Yeni katod materyali daha uygun bir şarj taşıyıcı kullanımını mümkün kıldığından, piller alüminyum potansiyelini daha iyi kullanabiliyor. Şimdi daha iyi bir elektrolit arayarak çalışmaya devam ediyoruz. Şu anki versiyonu klor içeriyor, bundan kurtulmak istiyoruz” diyor enerji depolamasını yöneten iç mekanizmaları inceleyen Chalmers araştırmacısı Niklas Lindahl.
Şimdiye kadar, piyasada satılan alüminyum pil bulunmamaktadır ve bunlar araştırma dünyasında bile nispeten yenidir. Asıl soru, alüminyum pillerin sonunda lityum-iyon pilleri değiştirip değiştiremeyeceğidir.
“Tabii ki, yapabileceklerini umuyoruz. Ama hepsinden önemlisi, tamamlayıcı olabilirler ki lityum-iyon piller sadece kesinlikle gerekli olduğu yerlerde kullanılsın. Şimdiye kadar alüminyum piller sadece lityum-iyon pillerin yarısı kadar enerji tüketiyorlar, ancak uzun vadeli hedefimiz aynı enerji yoğunluğunu sağlamak, elektrolitle ve daha iyi şarj mekanizmaları geliştirmek için yapılacak çalışmalar var. Ancak alüminyum, prensip olarak çok değerlikli olduğu için lityumdan önemli ölçüde daha iyi bir şarj mekanizmasıdır, bu da her iyonun birkaç elektronu ‘telafi ettiği’ anlamına gelir. Ayrıca, pillerin çevreye zarar verme potansiyeli çok daha azdır” diyor Patrik Johansson.
Kaynak: sciencedaily.com
