Alberta Üniversitesi’ndeki mühendis araştırmacılar, su bazlı şarj edilebilir pillerin performansını önemli ölçüde artıracak. Bunları geleneksel lityum iyon hücrelerine göre daha güvenli ve daha uygun fiyatlı bir alternatif haline getirecek bir yöntem geliştirdiler.
Su bazlı veya sulu aküler 19. yüzyıldan beri varlığını sürdürmektedir. 1859’da icat edilen ve içten yanmalı motorlu araçları çalıştırmak için hâlâ yaygın olarak kullanılan kurşun-asit akü, bunun iyi bilinen bir örneği. Ancak sulu piller uzun zamandır düşük enerji yoğunluğu, sınırlı voltaj ve yetersiz depolama kapasitesi gibi ciddi sınırlamalarla karşı karşıya. Bu eksiklikler, elektrikli araçlara güç sağlamalarını veya güneş veya rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları için güvenilir depolama sağlamalarını engelledi.
Su bazlı pillerin performansı için yeni çalışma
Buna karşılık, lityum iyon piller yüksek enerji yoğunluğu, hızlı şarj, uzun ömür ve hafif yapı gibi avantajlar sunar. Ancak yangın veya patlama olasılığı da dahil olmak üzere önemli riskler ve maliyetler de beraberinde getirirler.
Şimdi ise üniversitenin Kimya ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nden malzeme bilimci Xiaolei Wang ve doktora öğrencisi Zhixiao Xu, performans farkını azaltan bir atılım yaptıklarını söylüyorlar.
Araştırmaları, enerji yoğunluğu, şarj hızı ve kullanım ömrü gibi sulu piller için temel performans ölçütlerini artıran yeniden tasarlanmış bir elektrot yapısının ayrıntılarını veriyor. Wang: “Su bazlı piller daha ucuzdur, sadece su kullandığımız için kolayca atılır ve toksik veya yanıcı değildir. Ancak asıl zorluk her zaman performans olmuştur” dedi.
Sulu tipler gibi organik malzemeli piller genellikle düşük elektrik iletkenliğiyle boğuşur. Bunu telafi etmek için genellikle ekstra karbon eklenir, ancak bu da gerçek enerji depolayan malzemeler için gereken alanı azaltarak pilin enerji kapasitesini daha da sınırlar.
Wang’ın ekibi, enerjinin depolandığı bileşen olan pilin elektrodunu yeniden tasarlayarak bu sorunu çözdü. Organik çözücülere dayanan lityum iyon pillerin aksine, sulu piller katot ve anot arasında elektrik akımını aktarmak için su bazlı bir elektrolit kullanır. Ekip, basınçlı organik elektrotlar adını verdikleri şeyi geliştirerek önemli kazanımlar elde etti: gelişmiş kimyasal tepkime, elektriksel iletkenlik, termal kararlılık, mekanik dayanıklılık ve yapışkanlık özellikleri.
