ETH Zürih ve IBM Zürih ‘den araştırmacılar çiplere sandviç tabakaları gibi istiflenebilecek kadar ufak redoks akış bataryası yapmayı başardı. Bilgisayar çiplerine istiflenebilecek bu batarya tip sayesinde hem elektrik gücü, hem de soğutma yapılabilecek.
Akış bataryalarında iki farklı elektrolitten pompalanan sıvı batarya hücresinde bir döngü halinde elektrik üretiyor.
Bu çipler etkili bir şekilde sıvı yakıtla çalıştırıldı ve kendi elektriğini üretti, diyor ETH Zürih’den Termodinamik Prof. Dimos Poulikakos. Bilim insanları akış bataryaları ve ortam için uygun olabilecek iki sıvı kimyasal kullandı. Böylece hem etkili soğutma, hem de aynı düzenek üzerinde oluşabilecek fazla ısı devreden uzaklaştırılabilir. Üretilen batarya sadece 1.5 mm kalınlığında, çiplere tabaka halinde yerleştirilebilecek kadar ince. İşte bu incecik tabaka hem çipe elektrik üretecek, hem de soğutabilecek.
Rekor Derecede Güç Çıkışı
Daha önce yapılan akış pilleri daha çok rüzgar veya güneş enerjisi santrallerinde enerji depolamak için kullanıldığından büyük çaplıydı. Bilim insanları ilk kez bu kadar küçük bir akış pili ürettiler. Yeni mikro pilin ürettiği akış ise boyutuna göre rekor kıracak kadar yüksek, cm2’de 1,4 watt. Hatta elektrolit pompalarının gücünü bile hesaba katsak yine cm2 ‘de 1 watt güç yoğunluğuna sahip oluyor. Ayrıca bir bataryanın elektrik ürettiği esnada oluşan kayıp ısının büyük kısmını da ortadan kaldırabilecek gözüküyor.
Kanal Sistemi 3D Yazıcıyla Optimize Edildi
Bilim insanlarına göre, yeni mikro akış pillerinin üretilmesindeki en büyük zorluk, mikro akış pillerinin elektrolitlerin hızla pompalanmasını ve olabildiğince az güç harcamasını sağlayacak yapısını tasarlamak oldu. Bataryada gerçekleşen elektrokimyasal reaksiyonlar bir membranla ayrılarak, iki ince ve gözenekli elektrot tabakasında gerçekleşiyor. Marschewski ve meslektaşları 3D baskı teknolojisini kullanarak, elektrolit sıvının basılabileceği polimer bir kanal üretti. Böylece elektrolit gözenekli elektrot tabakalarına itilebiliyor. Pek çok şekil denendi ve kama şekli rüştünü ispatladı.
İlk kanıt niteliğinde konsept küçük akış pili yapıldı. Her ne kadar mikro-akış pilinin güç yoğunluğu yüksek olsa da, halen bilgisayar çipini çalıştıracak kadar elektrik üretemiyor. Bundan dolayı istifleme çip yapmak için endüstriyel ortaklar tarafından optimize edilmesi gerek.
Akış pilleri güneş pillerinden, elektrikli araçlara kadar pek çok sitemde kullanılabiliyor. Bu yeni yaklaşımla bu sistemler geliştirilebilir. Akış pilleri yakıt hücreleri gibi olsa da, şarj edilebilmeleri büyük bir avantaj sağlıyor. Fakat akış pillerinin tek dezavantajı elektrolitleri pompalayacak bir pompaya ihtiyaç duymaları.
