Yeşil Bir Geleceğin Anahtarı: Hidrofilik Polimerler
Surrey Üniversitesi ve Bristol Üniversitesi’nden araştırmacılar rüzgâr ve güneş gibi öngörülemeyen kaynaklardan gelen karbonsuz yenilenebilir enerjiyi depolamak ve elverişli hale getirmek için yenilikçi cihazlar üzerinde çalışıyor.
Kritik olan iki çeşit depolama vardır:
- Temiz ve depolanabilir kimyasal yakıt olarak yenilenebilir elektrik kullanmak. Suyun elektrolizi yoluyla yenilenebilir elektrikten üretilen hidrojen, en iyi uzun vadeli çevresel olarak nötr bir kimyasal yakıttır. Bu yakıtı, gazla çalışan elektrik santrallerimizi ve birçok ulaşım sistemimizi ısıtmak için gaz kazanlarımızda hemen kullanabiliriz.
- Yenilenebilir elektriğin pilde değil, çevreye zararsız bir hücrede depolanması. Piller, çok etkili olmasına rağmen, nadir, maliyetli ve potansiyel olarak tehlikeli kimyasallar içerir.
Surrey’deki Kimya Departmanı, ikinci bir kritik enerji depolama sürecini gerçekleştirmek için orijinal olarak kontakt lens olarak kullanılmak üzere geliştirilmiş basit hidrofilik polimerleri dönüştürmek için Bristol’deki Prof. Ian Hamertan ve Prof. David Fermin ve Surrey Araştırma Parkı’nda bulunan yenilikçi bir İngiliz Araştırma Şirketi olan Superdielectrics Ltd. ile çalışıyor.
Yirmi yıl önce Surrey Üniversitesi’nde, Dr. Donald Highgate (şu anda Superdielectrics Araştırma Direktörü) kimyanın büyüsünü kullanarak ilk atılımı yaptı, basit kontakt lens tipi polimerleri iyonik iletken zarlara dönüştürerek suyu hidrojen ve oksijene ayırabilen yeni bir yüksek verimli elektrolizör elde etti. Bu, hidrofilik polimerlere dayalı ilk kritik enerji depolama teknolojisiydi.
Bugün Surrey’deki Kimya Departmanında Dr. Brendan Howlin tarafından yönetilen bir ekip, Bristol Kompozit Enstitüsü ve Bristol Üniversitesi Kimya Okulu ile birlikte hidrofilik polimer teknolojisinin daha fazla modifikasyonuna dayanan yeni süper kapasitörlerin geliştirilmesine öncülük etmek için Superdielectrics ile birlikte çalışıyor.
Onları elektriksel olarak aktif hale getirmek için tasarlanan hidrofilik polimerlerin bu gelişmeleri, elektrikli otomobillerin dakikalar içinde şarj edildiğini görebilen yeni nesil süper kapasitörlerin arkasındaki tasarımdır.
Elektriği Depolamak
Lityum-iyon piller, öncekilerden çok büyük bir gelişme olmasına ve cep telefonlarını taşımamıza ve elektrikli araba kullanmamıza olanak sağlamasına rağmen, karbon emisyonlarını azaltmada ilerlemeyi engelleyen büyük dezavantajlara sahiptir. Lityum iyon pillerin şarj edilmesi ve boşaltılmasıyla ilgili kimyasal süreç uzun zaman alır ve yapılarında nadir ve maliyetli elementler gerektirir. Lityum iyon pillerin performansı sıcaklığa çok bağlıdır (yani kışın iyi çalışmazlar) ve kullanımda bozulurlar. Bu, hem üretim sürecinde hem de bertaraf edildiklerinde önemli bir çevresel ayak izine sahip oldukları anlamına gelir.
Buna karşılık, süper kapasitörler enerjiyi bir elektrik alanı olarak depolarlar, böylece depolama sürecinde zamana veya sıcaklığa bağlı kimyasal reaksiyonlar olmadığından enerjilerini çok hızlı bir şekilde şarj edebilir ve boşaltabilirler. Surrey ve Bristol’de geliştirilen yeni tasarımlar, yaygın malzemelerden ucuza yapılabilir ve neredeyse süresiz olarak yeniden kullanılabilir. Yaygın olarak bulunan malzemeleri kullanma yeteneği, yüksek hacimler üretirken kaynak darboğazlarını ortadan kaldırmak ve hem üretim sürecinde hem de kullanım ömrünün sonunda minimum çevresel ayak izi elde etmek için kritik öneme sahiptir.
Gelişmeye Devam Ediyor
Surrey Üniversitesi araştırmacıları, bu yeni modifiye edilmiş hidrofilik polimerlerin (Profesör Hamerton ve Dr. Howlin’in ortak liderliğinde) icadına dahil olduklarında, yeni polimerlerinin potansiyelini araştırırken, bunun elektrik depolamak için olağanüstü bir yeteneğe sahip olduğunu belirlediler. Bir süper kapasitörde ayırıcı olarak kullanarak, ticari süper kapasitörlere kıyasla kritik süper kapasitör özelliklerini (elektriksel kapasite) on kattan fazla artırmayı başardılar. Daha fazla ilerleme sağlamak için araştırmalar devam ediyor.
İklim Değişikliği Üzerindeki Etkisi
Yenilenebilir enerjinin zamanla değişen doğası, tutarlı bir elektrik tedarikini garanti etmek için depolamanın gerekli olduğu anlamına gelir. Rüzgâr ve güneş çiftliklerine bağlanan süper kapasitörler uzun süredir çözüm olarak görülüyor, ancak teknoloji yeterince gelişmedi. Surrey ve Bristol üniversitelerinde yürütülen araştırma ve bu araştırma için ticari uygulamalar geliştirmek üzere araştırmayı görevlendiren şirket olan Superdielectrics tarafından yapılan çalışma, bu kritik öneme sahip çözümün yakın olduğu anlamına geliyor.
Süper kapasitörler ile hızlı araç şarjına da cevap veren bu çalışma, daha yeşil bir dünyaya doğru son derece önemli bir adım atma potansiyeline sahiptir.
Kaynak: techxplore.com
