Geçmişin Fosillerinden Geleceğin Arabalarına
Elektron mikroskobu altında diyatomlu topraktan elde edilen nano-silikon içerisindeki benzersiz geometrilerden birinin incelenmesi.
Kaliforniya Üniversitesi Riverside’s Bourns Mühendislik Koleji‘ndeki araştırmacılar, lityum-iyon piller için tek hücreli alg olarak bilinen diyatomların fosilleşmiş kalıntılarından oluşturdukları silikon bazlı anotlar üreterek oldukça ucuz ve enerji tasarrufu sağlayan yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu kapsamda yapılan araştırma elektrikli araçlar ve taşınabilir elektronik cihazlar için ultra yüksek kapasiteli lityum-iyon pillerin gelişmesine imkân sağlar niteliktedir.
Yakın zamanda Scientific Reports dergisinde yayınlanan “Carbon-Coated, Diatomite-Derived Nanosilicon as a High Rate Capable Li-ion Battery Anode” başlıklı makalede bu araştırmadan bahsedilmektedir. Yapılan bu araştırma elektrik mühendisliği profesörü Mihri Özkan ve makine mühendisliği profesörü Cengiz Özkan tarafından yürütülmüştür. Makalede ilk sırada ismi yer alan araştırmacı ise Malzeme bilimi mühendisliği yüksek lisans öğrencisi olan Brennan Campbell’dir.
Elektrikli araçlar ve kişisel elektronikler için yaygın olarak kullanılan şarj edilebilir özellikteki piller lityum-iyon pilleridir. Lityum-iyon pillerinin temel bileşenleri ise bir anot, bir katot ve de lityum tuzunun organik çözücü içerisinde çözünmesiyle oluşan bir elektrolittir. Grafit çoğu anot türü için tercih edilen bir malzeme olmasına rağmen, daha iyi bir pil yapımında ve uygulamalarının genişletilmesinde grafit performans özelliklerinin sınırlayıcı olduğu bilinmektedir. Alternatif bir anot malzemesi olarak geliştirilmekte olan silikon ise 10 kat daha fazla enerji depolayabiliyorken, silikonun karbotermik redüksiyon denilen geleneksel yöntemle üretimi oldukça maliyetli olmakla birlikte aşırı enerji tüketimi gerektirmektedir.
Bunu değiştirmek için, UCR ekibi kimyasal prosesi daha verimli ve de daha ucuz bir silikon kaynağı olan diyatomlu toprağa (DE) yönelmiştir. DE; milyonlarca yıl boyunca diyatomların birikimi sonucu fosil kalıntılardan oluşan silikon zengini tortul kayaçlardır ve doğada oldukça bol miktarda rastlamak mümkündür. Bu amaçla çalışma grubu, magnezyotermik redüksiyon adı verilen bir prosesi kullanarak düşük maliyetli silikon dioksit kaynağını saf silikon nanopartiküllerine dönüştürmeyi hedeflemiştir.
Cengiz Özkan “Çalışmalarımızdaki önceliğimiz, elektrolit için kolay erişim sağlayan çok gözenekli anot oluşturulmasında früstülün olarak bilinen yapılardaki diyatom hücre duvarlarının korunmasıydı.” diyerek dikkatleri bu noktaya çekiyor.
Bu araştırma, Mihri ve Cengiz Özkan liderliğindeki çevre dostu malzemelerden lityum-iyon piller için anot oluşturma çalışmalarının en sonuncusu niteliğindedir. Daha önceki araştırmalarındaysa Portobello mantarı ve deniz kumu kullanılarak hazırlanan anotların geliştirilmesi ve test edilmesi üzerine yoğunlaşmışlardı.
Mihri Özkan ise “Elektrik gücüyle çalışan araçlardaki pillerin pahalı olması ve sık sık şarj edilmesinin gerekliliği tüketiciler için sıkıntıya sebep olmakla beraber bu araçların satışını da olumsuz etkilemektedir. Dolayısıyla elektrikli araçların tüketiciler tarafından benimsenmesini sağlayabilmek için bizim çok daha iyi pillere ihtiyacımız var. Bol miktarda ve oldukça ucuz olan diyatomik toprağın pil anotları için farklı bir sürdürülebilir silikon kaynağı olabileceği inancındayız.” diyerek görüşlerini dile getiriyor.
Kaynak : sciencedaily.com
Haberi Çeviren : Elif Tuna
Üniversite : Eskişehir Osmangazi Üniversitesi (Ankara Üniversitesi – Analitik Kimya – Doktora Öğrencisi)
Bölüm : Kimya Mühendisliği
Mail : eliftuna_89@hotmail.com
Not : Haberlerin dergi yönetimi ile çevirene haber verilmeksizin yayınlanması, kopyalanması, kendi web sitenize eklenmesi kesinlikle yasaktır. Bir yerde yayınlamayı düşünenler iletisim@inovatifkimyadergisi.com adresine ve de haberi çeviren arkadaşımıza mail atarak durumu belirtmeleri gerekmektedir.
