Paylaş
Bilim insanları, ticari pillerde kullanılan tehlikeli kimyasal elektrolitleri suyla değiştirerek geri dönüştürülebilir bir 'su pili' geliştirdiler
Elektronikle su pek iyi anlaşmaz, ancak pil teknolojisinde suyun da bir rolü olabilir. Bilim insanları, ticari pillerde kullanılan tehlikeli kimyasal elektrolitleri su ile değiştirerek geri dönüştürülebilir bir ‘su pili’ geliştirdiler – ve bu yeni teknolojiyi daha güvenli ve çevre dostu bir alternatif haline getirdiler.
‘Su pilleri’ resmi olarak sulu metal iyon pilleri olarak bilinir. Bu cihazlar, magnezyum veya çinko gibi metaller kullanır ve diğer pillerde kullanılan malzemelerden daha ucuz ve daha az toksiktir.
Piller, enerjiyi pozitif uçtan (katot) negatif uca (anot) doğru elektron akışı oluşturarak depolar. Elektronlar her iki uç arasında gidip gelirken, pil içindeki sıvı bu akışı sağlar.
Su pili dediğimizde, elektrolitik sıvı olarak kükürtik asit veya lityum tuzu gibi şeyler yerine, suya birkaç tuz eklenmiş halini kastediyoruz.
Bu son gelişmede önemli olan, su pillerinin kısa devre yapmasını önleyen bir yöntem geliştirmiş olmaları. Bu, pil içinde metal anot üzerinde dendritler adı verilen küçük, sivri metalik büyümelerin oluşmasıyla gerçekleşir, bu da pil bölümlerini deler.
Yeni teknolojinin önümüzdeki yakın zamanda lityum iyon pillerin yerini alması pek olası değil, ancak daha fazla araştırma ve geliştirme ile, su pilleri yaklaşık on yıl içinde lityum iyon pillere güvenli bir alternatif sağlayabilir, diyor RMIT Üniversitesi’nden kimya bilimci Tianyi Ma.
Hem dizüstü bilgisayarlardan telefonlara, elektrikli bisikletlere ve arabalara kadar her şeyde bulunan lityum iyon piller, aşırı durumlarda aşırı ısınabilir ve yangın çıkarabilir. Bu, lityumun oldukça aktif bir metal olmasından kaynaklanır ve organik bir elektrolite batırılmıştır.
Bu güvenlik endişeleri nedeniyle, araştırmacılar farklı malzemeler kullanan ancak aynı performansı üreten ve benzer ömürlere sahip piller geliştirmeye uzun süredir çalışıyorlar.
Sulu metal iyon pillerinin kullanılmasındaki büyük engellerden biri dendrit büyümesiydi. Bu durumu engellemek için araştırmacılar, pilin çinko anotunu okside olacak bir biçimde bismut metal ile kapladılar. Bu, dendritlerin oluşmasını durduran bir koruyucu tabaka oluşturur.
Bu özellik ayrıca prototip su pillerinin daha uzun süre dayanmasına yardımcı olur; araştırmacıların deneyleri, pillerin 500 döngüden sonra kapasitelerinin %85’ten fazlasını koruduğunu gösterdi.
The Guardian’dan Royce Kurmelovs’a göre, ekip şimdiye kadar saatlerde kullanılan madeni paraların pillerine benzer boyuttaki su tabanlı prototipler geliştirdi, ayrıca AA veya AAA pillerine benzer silindirik piller geliştirdi.
Ekip, su pillerinin enerji yoğunluğunu artırmak için çalışıyor, böylece cep boyutundaki cihazlardaki lityum iyon pilleri ile karşılaştırılabilir hale getirebilirler.
Magnezyum tercih ettikleri malzemedir, çinkodan daha hafif ve daha büyük bir potansiyel enerji yoğunluğuna sahiptir. Ma, magnezyum iyon pillerinin ticarileştirilebilmesi durumunda, teknolojinin birkaç yıl içinde kaba kurşun-asit pillerin yerini alabileceğini söylüyor.
Kurşun-asit pillerin düşük bir enerji yoğunluğu vardır ve benzinli veya dizel araba motorlarını çalıştırmak ve büyük ölçekli elektrik enerjisi depolamak için kullanılır. Ancak, içerdikleri kurşun ve tehlikeli asitler nedeniyle, özel tesislerde geri dönüştürülmeleri gerektiği için atılamazlar.
Lityum iyon pillerin geri dönüşümü veya yeniden kullanımı da, talebin artması ve bunları yapmak için kullanılan metallerin dünya enerji sistemlerini elektriklendirmeye ve iklim değişikliğiyle mücadele etmeye dönük artan talepler nedeniyle birinci önceliktir.
“Tüketicilerin, endüstrinin ve dünya çapındaki hükümetlerin mevcut enerji depolama teknolojisiyle karşılaştığı ömür sonu bertaraf zorluklarını ele alarak, pillerimiz güvenli bir şekilde sökülebilir ve malzemeler yeniden kullanılabilir veya geri dönüştürülebilir,” diyor Ma.
Pratik uygulamalar açısından, araştırmacılar pil tasarımını bir güneş paneli ve 45 watt güneş lambasına bağladılar ve batarya, bir günün şarjından sonra lambayı 12 saat boyunca aydınlattı. Bu, yenilenebilir enerji depolama için ‘su pillerinin’ potansiyelini gösteren küçük ölçekli bir gösteridir, ki bu da daha fazla araştırmayı teşvik etmelidir.
Ne düşünüyorsunuz?
Fikrini bilmek güzel. Yorum bırakın.