Bilim insanları, elektrikli araçlar ve cihazlar için geniş kapsamlı etkileri olan sürdürülebilir pillerin performansını artıran çalışmalara imza atıyor. 

Bristol’deki araştırmacılar, sürdürülebilir kaynaklı selüloz kullanarak yüksek performanslı sodyum ve potasyum iyon piller geliştirdiler.

Bristol Kompozit Enstitüsü’ndeki bilim insanları, yeni nesil post-lityum iyon pillerin elektrokimyasal performanslarını sürdürülebilirlik ve büyük ölçekli kullanılabilirlik ile uyarlayabilen yeni, kontrol edilebilir tek yönlü bir buz kalıplama stratejisi geliştirdiler. Bu bildiri, Advanced Functional Materials dergisinde yayınlandı.

Sürdürülebilir, etik ve düşük maliyetli enerji depolaması için hızla artan bir talep mevcut. Bunun önemli nedenlerinden biri, pille çalışan ulaşım sistemleri geliştirme yönündeki yönelimin yanı sıra cep telefonları gibi elde tutulan cihazlar için de geçerli. Şu anda bu teknolojiler büyük ölçüde lityum iyon pillere dayanmaktadır.

Pillerin iki elektrotu ve aralarında yükü taşıyan elektrolit denilen bir ayırıcı vardır. Bu piller için lityum kullanımıyla ilgili, cihazların içinde kısa devreye ve aşırı ısınmaya neden olabilecek metal birikmesi de dahil olmak üzere çeşitli sorunlar vardır.

Sodyum ve potasyum piller gibi lityuma alternatif maddeler, hız performansları ve bunları birçok kez kullanabilmeleri açısından tarihsel olarak iyi performans göstermemiştir. Bu düşük performans, daha büyük boyutlardaki sodyum, potasyum iyonlarından ve pillerdeki gözenekli karbon elektrotlardan geçme yeteneklerinden kaynaklanmaktadır.

Bu pillerle ilgili bir diğer sorun da, sürdürülebilir olmayan malzemeler kullandıkları için kullanım ömürlerinin sonunda kolayca imha edilememeleridir. Malzemelerin maliyeti de bir faktör olup, daha ucuz depolanmış enerji kaynakları sağlamaya ihtiyaç vardır.

Advanced Functional Materials’da yayınlanan Bristol Composites Institute’deki çalışmada, bir buz kalıplama sistemine dayalı yeni karbon elektrot malzemeleri geliştirildi. Bu malzemeler, selüloz nanokristallerinin (nano boyutlu bir selüloz formu) buz kristalleri kullanılarak büyütülen ve daha sonra süblime edilen gözenekli bir yapıya dönüştürüldüğü aerojeller olarak adlandırılır. Geliştirilen malzemeler, yapı içinde büyük sodyum ve potasyum iyonlarını taşıyabilen büyük kanallar bırakır.

Yeni sodyum ve potasyum iyon pillerin performansının, karşılaştırılabilir diğer birçok sistemden daha iyi performans gösterdiği ve sürdürülebilir kaynaklı bir malzeme olan selüloz kullandığı görülmüştür.

Bristol Kompozit Enstitüsü’nde baş yazar ve doktora öğrencisi olan Jing Wang, düşük maliyetli selüloz nanokristaller/polietilen oksit türevli karbon aerojeller üretmek için yeni bir kontrol edilebilir buz kalıplama stratejisi önerdiklerini söylüyor. Ayrıca, çevreye zararsız sentez sürecinde öncü materyalin yenilenebilirliğinden ve nispeten düşük maliyetle ölçeklenebilirliğinden yararlanan bu çalışmanın, yakın gelecekte sürdürülebilir elektrikli araçların ve büyük ölçekli enerji depolama şebekelerinin büyük ölçekli uygulamalarını teşvik etmek için çekici bir yol sunabildiğini de belirtiyor.

KAYNAK: https://cleantechnica.com/2022/01/07/scientists-develop-a-novel-strategy-for-sustainable-sodium-potassium-batteries/