Metal içermeyen, su bazlı pil elektrotları üzerinde çalışan Teksas A&M Üniversitesi’nden bilim insanları, enerji depolama kapasitesinde %1000’e varan artış elde ettiklerini bildirdiler.
Nature’da yayımlanan makaleye göre, bu yeni piller, şu an kullanmakta olduğumuz, kobalt içeren, lityum-ion pillere göre çok daha ucuz ve alev alma olasılıkları yok. Kobalt ve lityum kaynaklarının azalması ve farklı ülkelerin elinde olması da Amerikalı araştırmacıları yöresel kaynakları kullanan, daha güvenli piller geliştirmeye iten etkenler.
Son iki yılda kobalt, nikel ve lityum gibi malzemelere olan talebin artmasıyla elektrikli araçlar için ortalama hammadde maliyetlerinin dört kat arttığı bildiriliyor. Önümüzdeki yıllarda yaklaşmakta olduğu öngörülen hammadde kıtlığı, benzinli ve dizel motorlu araçlardan elektrikli modellere geçiş döneminde olan otomotiv endüstrisi için ciddi bir tehlike olarak görülüyor.
Su bazlı veya “sulu” pillerin yapısı bir katot (negatif yüklü elektrot), bir anot – (pozitif yüklü elektrot) ve geleneksel pillerdeki gibi bir elektrolitten (iyonların aktarıldığı sıvı) oluşur. Ancak bu su bazlı pilde katot ve anotlar enerji depolayabilen polimerler, elektrolit ise organik tuzlarla karıştırılmış normal sudur.
Bu redoks aktif, konjuge olmayan radikal polimerler, polimerlerin yüksek deşarj voltajı ve hızlı redoks kinetiği nedeniyle metal içermeyen piller için umut verici adaylardır. Araştırma ekibi, yapının ve dinamiklerin mikroskobik moleküler ölçekli resmine ilişkin fikir vermek için simülasyonlar kullandı.
Makalenin yazarlarından Prof. Dr. Jodie Lutkenhaus şunları iddia ediyor: “Bir elektrot, döngü sırasında çok fazla şişerse, o zaman elektronları çok iyi iletemez ve tüm performansı kaybedersiniz. Şişme etkilerinden dolayı elektrolit seçimine bağlı olarak enerji depolama kapasitesinde %1000’lik bir fark olduğuna inanıyorum.”
Bu yeni enerji depolama teknolojisi, lityumsuz pillere doğru önemli bir adım. Bazı pil elektrotlarının diğerlerinden daha iyi çalışmasını sağlayan işleyişin moleküler düzeyde daha iyi anlaşılması, araştırmacılara malzeme tasarımında nelerin değiştirilmesi gerektiğine dair güçlü kanıtlar sağlıyor.
* Koç Üniversitesi
