Enerji depolama teknolojisindeki bir sonraki ilerleme karanlıkta parlayan boya olabilir mi?
Enerji depolama teknolojisindeki bir sonraki ilerleme karanlıkta parlayan boya olabilir mi?
UB bilim adamları öyle düşünüyor.
Bir gün elektrikli otomobiller ve evler için şarj edilebilir, sıvı bazlı pillerde enerji depolamak için ideal bir malzeme olarak BODIPY adında bir flüoresan boya belirlediler.
BODIPY – boron-dipirrometen’in kısaltılmış hali – karanlıkta, karanlık bir ışık altında parlıyor.
Ancak enerji depolamayı kolaylaştıran bu özellikler daha az görünürdür. Yeni araştırmalara göre, boya iki önemli görevde onu mükemmelleştiren alışılmadık kimyasal özelliklere sahiptir: elektronları depolamak ve elektron transferine katılmak. Piller enerjiyi korumak ve transfer etmek için bu fonksiyonları yerine getirmelidir, ve BODPY bu konularda çok iyi.
Deneylerde, BODIPY bazlı test bataryası verimli ve uzun ömürlü çalıştı. Araştırmacılar 100 kez boşalttıktan ve şarj ettikten sonra iyi çalışıyordu.
Dünya alternatif enerji kaynaklarına daha fazla bağımlı hale geldiği için, sahip olduğumuz en büyük sorulardan biri, “enerjiyi nasıl depolarız?”. Baş araştırmacı yard. Prof. Timothy Cook, gece güneş battığında veya rüzgar durduğunda ne olur? Dedi. Tüm bu enerji kaynakları kesiklidir ve bu yüzden ortalama evi güçlendirmek için yeteri kadar enerji depolayabilen pillere ihtiyacımız var.
Araştırma 16 Kasım’da ChemSusChem’de yayınlandı; kimya ile sürdürülebilirlik arasındaki bağlantıyı konu alan bir akademik dergide yayınlandı.
Geleceğin boya tabanlı bir pili
BODIPY, “redoks akışlı pil” adı verilen, sıvı bazlı bir pil için umut verici bir malzemedir.
Bu sıvı doldurulmuş güç hücreleri, geleneksel malzemelerden yapılmışlara kıyasla birçok avantaj sunar.
Örneğin, lityum iyon piller açık oldukları zaman alev alabilecekleri için risklidir, diyor Cook. Boya tabanlı pillerin bu sorunu olmaz; eper parçalanırlarsa, sadece sızdırırlardı diyor.
Redoks akışlı piller aynı zamanda daha fazla enerji depolamak için kolayca geliştirilebilir. Bir solar eve gece yeteri kadar güç sağlamak için ev sahibine olanak verir, örneğin, kamu hizmeti veren bir şirkete maksimum kullanım süresi için rüzgar enerjisi depolayabilmesine olanak sağlar. Bu önemlidir, çünkü ölçeklendirme diğer birçok pil teknolojisi için bir zorluk olmuştur.
BODIPY pillerde nasıl çalışır?
Redoks akışlı piller, çeşitli bariyerlerle ayrılmış iki tanklı sıvıdan oluşur.
Pil kullanıldığında, elektronlar bir tanktan toplanır ve diğerine taşınır, teoride 1 elektrik akımı üretmek el feneri kadar küçük veya bir ev kadar büyük aletleri güçlendirebilir.Pili yeniden şarj etmek için, elektronları orijinal tankına geri zorlamak için bir güneş, rüzgar veya başka bir enerji kaynağı kullanılırdı; ki burada işlerini yeniden yapmak için uygun olurdu.
Bir redoks akışlı akünün verimliliği, her bir depodaki sıvıların kimyasal özelliklerine bağlıdır.
Cook, “Redoks akışlı pillerde kullanılan moleküllerin kütüphanesi???? şu anda küçük ancak önümüzdeki yıllarda önemli ölüde büyümesi bekleniyor” dedi. “Araştırmamız, BODIPY boyasını umut verici bir aday olarak tanımlıyor.”
Deneylerde Cook’un ekibi, bir redoks akışlı pilin her iki tankını aynı çözeltiyle doldurdu: PM 567 olarak bilinen güçlendirilmiş BODIPY boyası sıvı içerisinde çözüldü, sıvıda eritilen PM 567 toz haline getirilmiş bir BODIPY boya.
Bu kokteylde, BODIPY bileşikleri kayda değer bir kalite gösterdi: Birçok kimyasalın yaptığı gibi, indirgenme olmadan elekronu bırakıyorlar ve alabiliyorlardı, vazgeçip alçaltılmadan bir elektron alabiliyorlardı. Bu özellik boyalaraın elektron depolamasını ve 100 kez tekrarlı olarak pillerin şarj edilip ve boşaltılması boyunca pillerin bitiş noktalarındaki elekyron transferini kolaylaştırdı. Bu özellik, boyanın elektronları depolamasını ve şarj ve boşaltmanın tekrarlanan döngüleri olan 100 saat boyunca pilin iki ucu arasındaki transferini kolaylaştırdı.
Deneylere dayanarak, bilim adamları, BODIPY pillerinin topluma yararlı olabilmek için yeteri kadar güçlü olacağını ve yaklaşık 2,3 volt elektrik ürettiğini öngörüyor.
Çalışma, PM 567 üzerine odaklandı BODIPY nin farklı çeşitleri aynı?? kimyasal özellikleri paylaşıyor diğer BOPIDY boyalarının da iyi enerji saklama adayları yapması muhtemel, diyor Cook.
Araştırma ekibi, UB kimyası doktora öğrencisi olan ilk yazar Anjula M. Kosswattaarachchi’yi ve UB araştırma yardımcısı kimya profesörü Alan Friedman’ı içeriyordu. Çalışma UB, SUNY Araştırma Vakfı ve Ulusal Araştırma Enstitüleri’nin bir parçası olan Ulusal Araştırma Kaynakları tarafından finanse edildi.
Kaynak : buffalo.edu
