Yeni Şarj Edilebilir Pil Üzerinde Karbon ile Alüminyum Bağları
Fotoğraf : Bu büyütülmüş görüntü, bir pil elektrodundaki karbon fiberlerin üzerinde biriken alüminyumu göstermektedir. (Cornell Üniversitesi)
Son yıllarda güneş enerjisi toplayıp depolamanın maliyeti o kadar azaldı ki, bu durum geleneksel enerji kaynaklarına zorluk çıkarıyor. Bununla birlikte, aralıklı ve mevsimsel olarak değişken bir güneş enerjisi arzının depolanmasıyla ilgili zorluklar, teknolojinin ekonomik olarak rekabetçi olmasını engellemiştir.
Mühendislik profesörü Lynden Archer liderliğindeki Cornell Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, enerji depolamayı daha uygun maliyetli hale getirecek yeniden şarj edilebilir piller oluşturmak için düşük maliyetli malzemelerin kullanımını araştırıyorlar. Halihazırda, alüminyuma dayalı yeni bir tekniğin 10000’e kadar hatasız döngü sunan şarj edilebilir pillerle sonuçlandığını gösterdiler.
Bu yeni pil türü, şu anda pazara hakim olan ancak şarj edilmesi yavaş olan lityum iyon pillere göre daha güvenli ve daha çevre dostu bir alternatif sağlayabilir. Araştırmacılar çalışmalarını Nature Energy’deki bir makalede bildiriyorlar.
Alüminyum, yerkabuğunda bol miktarda bulunmasının yanı sıra, üç değerlikli ve hafiftir, bu da ona diğer birçok metalden daha yüksek bir enerji depolama kapasitesi sağlar. Bununla birlikte, alüminyumun bir pilin elektrotlarına entegre edilmesi zor olabilir: anot ve katodu fiziksel olarak ayıran cam elyaf ayırıcı ile kimyasal olarak reaksiyona girerek pilin kısa devre yapmasına ve arızalanmasına neden olur.
Araştırmacıların çözümü, alüminyum ile daha da güçlü bir kimyasal bağ oluşturan iç içe geçmiş karbon liflerinden oluşan bir altlık tasarlamaktı. Pil şarj edildiğinde, alüminyum karbon yapısına kovalent bağlanma yani elektron çiftlerinin alüminyum ve karbon atomları arasında paylaşılması yoluyla biriktirilir.
Zheng, “Bu pilin ilgi çekici bir özelliği, anot ve katot için her ikisi de ucuz ve çevre dostu olan alüminyum ve karbonun kullanılmasıdır” dedi.
Geleneksel şarj edilebilir pillerdeki elektrotlar yalnızca iki boyutluyken, bu teknik üç boyutlu veya düzlemsel olmayan bir yapı kullanır ve iyi bir şekilde kontrol edilebilen daha derin, daha uyumlu bir alüminyum tabakası oluşturur.
Zheng, “Temel olarak, alüminyumun düzgün bir şekilde yapının gözeneklerinde birikmesini teşvik etmek için kimyasal bir itici güç kullanıyoruz. Elektrot çok daha kalın ve çok daha hızlı kinetiğe sahiptir” diye açıkladı.
Bu alüminyum anotlu piller, pratik koşullar altında diğer alüminyum şarj edilebilir pillere göre bir veya daha fazla defa geri dönüşümlü olarak şarj edilebilir ve boşaltılabilir. Zheng, “Enerji depolamanın maliyetini hesapladığımızda, bunu genel enerji hacmi üzerinden amorti etmemiz gerekiyor. Bu da pilin şarj edilebilir olduğu anlamına geliyor ve onu birçok kez kullanabiliriz. Yani daha uzun bir servis ömrünüzün olması, bu maliyet daha da azalacaktır.” dedi.
Kaynak: materialstoday.com
