MIT araştırmacılarından "çığır açıcı" batarya hamlesi

Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)
Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)
TT

MIT araştırmacılarından "çığır açıcı" batarya hamlesi

Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)
Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) araştırmacılar, yeni bir batarya malzemesi üretti. Bilim insanları bu sayede elektrikli araçlardan akıllı telefonlara pek çok cihazda kullanılan bataryaların hem daha ucuza üretilmesini hem de daha fazla enerji depolamasını sağlayacağını umuyor. 

Bilim insanları son yıllarda, "düzensiz kaya tuzu" denen ve lityum iyon bataryaların depolama kapasitesini artıran bir malzeme üzerine çalışıyor. 

MIT ekibi bunu gerçekleştirmek için kısmen düzensiz kaya tuzuyla polianyonları birleştirerek bataryada kullanılacak yeni bir katot geliştirdi. Araştırmacılar bu sayede bataryanın kapasitesinin artmasının yanı sıra performansı düşmeden tekrar tekrar şarj edilebildiğini söylüyor.

Nature Energy adlı hakemli dergide 23 Ağustos'ta yayımlanan çalışmadaki en önemli adım, düzensiz kaya tuzlarıyla ilgili temel bir sorunu çözmesiydi. 

Bu malzemelerin kapasitesi diğer katot malzemelerine göre yüksek olsa da uzun vadede pek kararlı olmuyorlar. 

Yüksek voltaj altında malzemenin içindeki oksijen atomları oradan oraya hareket etmeye başlıyor ve bataryaya zarar verebiliyor.

Araştırmacılar bu sorunu çözmek için malzemeye fosfor ekleyerek oksijen atomları arasında yapıştırıcı görevi görmesini sağladı. Atomların hareketliliğinin azalması da bataryaya uzun süre zarar görmeden kullanılma imkanı verdi. 

Çalışmaya liderlik eden Ju Li, asıl buluşun ekip arkadaşı Yimeng Huang'ın doğru miktarda fosfor eklemesi olduğunu söylüyor. 

Bilim insanları bu malzemenin büyük ölçüde manganezden oluşmasının en önemli özellikleri arasında yer aldığını da ekliyor. Yaygın ve ucuz bir element olan manganez özellikle ekonomik açıdan faydalı olabilir. 

Li, "Manganez nikelden en az 5 kat, kobalttansa yaklaşık 30 kat daha ucuz" diyerek ekliyor: 

Manganez aynı zamanda daha yüksek enerji yoğunluklarına ulaşmanın anahtarlarından biri. Bu nedenle bu maddenin dünyada çok daha fazla olması muazzam bir avantaj.

Keşif umut verici olsa da malzemenin geniş çapta kullanılması için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Araştırma ekibi halihazırda, malzemeyi daha büyük miktarlarda üretmenin ve performansını artırmanın yolları üzerinde çalışıyor.

Bilim insanları, MIT'nin bataryada "çığır açıcı" bir adıma işaret ettiğini belirttiği yeni malzemenin, elektrikli araçlar ve geniş çaplı enerji depolama sistemlerinde kullanılmasını umuyor. 

Independent Türkçe, Knowridge Science Report, MIT News, Nature Energy



Tek şarjla yaşam boyu enerji sağlayabilen nükleer pil geliştirildi

Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
TT

Tek şarjla yaşam boyu enerji sağlayabilen nükleer pil geliştirildi

Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)

Bilim insanları karbonun radyoaktif bir formuyla çalışan küçük bir prototip nükleer pilin, tek bir şarjla cihazlara onlarca yıl ve hatta muhtemelen bir kullanıcının tüm ömrü boyunca güvenli bir şekilde enerji sağlayabileceğini söylüyor.

Araştırmacılar, örneğin böyle bir batarya takılı bir kalp pilinin, bir kişinin tüm yaşamı boyunca dayanabileceğini ve ameliyatla değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırabileceğini söylüyor.

Ancak bilim insanları, bataryanın enerji dönüşüm verimliliğinin daha iyi hale getirilmesi için daha fazla optimizasyona ihtiyaç duyduğunu belirtiyor.

Modern çağda cep telefonları ve diğer birçok mobil cihaz, şarjları genellikle birkaç saat ila birkaç gün dayanan lityum iyon bataryalar kullanıyor.

Ancak bu bataryalar kullandıkça bozuluyor ve daha sık şarj edilmeleri gerekiyor.

Lityum madenciliği de enerji ve yüksek miktarlarda su gerektirdiği için çevreye zarar veriyor.

Bu nedenle araştırmacılar, lityuma alternatif olarak sık şarj gerektirmeyen güvenli nükleer piller geliştirmeyi düşünüyor.

Güney Kore'deki Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden çalışmanın baş araştırmacısı Su-Il In, "Li-ion bataryaların performansı neredeyse doymuş durumda" diyor.

Bu bataryalar, belirli malzemeler tarafından engellenebilen radyasyon yayan güvenli radyoaktif malzemelerin yaydığı yüksek enerjili parçacıklardan yararlanarak enerji üretiyor.

Örneğin beta ışınlarının (ya da yüksek hızlı elektronlar) ince bir alüminyum levha tarafından korunabilmesi, betavoltaikleri nükleer pillerde güvenli bir seçim haline getiriyor.

Amerikan Kimya Topluluğu'nun son toplantısında sunulan yeni çalışmada araştırmacılar, karbonun kararsız ve radyoaktif bir formu olan karbon-14'le çalışan bir betavoltaik batarya prototipini sergiledi.

Bilim insanları, karbonun bu formunun sadece metal bir levha kullanılarak engellenebilen beta ışınları ürettiğini ve ayrıca nükleer enerji santrallerinden çıkan bir yan ürün olduğu için "kolayca erişilebildiğini" söylüyor.

Dr. In şu ifadeleri kullanıyor:

Karbonun radyoaktif bir izotopunu kullanmaya karar verdim çünkü sadece beta ışınları üretiyor.

Bataryada elektronlar titanyum dioksit bazlı bir yarı iletkene çarparak bir "elektron transferi şelalesine" yol açıyor.

Araştırmacılar uygulamalar sırasında, her iki elektrottaki radyokarbondan salınan beta ışınlarının harici bir devreden geçen ve kullanılabilir elektrik üreten bir elektron şelalesi oluşturduğunu keşfetti.

Radyokarbon çok yavaş bozunduğundan, bataryanın teoride bütün bir ömür boyunca dayanabileceğini söylüyorlar.

"Güvenli nükleer enerjiyi parmak büyüklüğündeki cihazlara yerleştirebiliriz" diyen Dr. In, bataryaların özellikle tıbbi cihazlarda kullanım alanı bulabileceğini ekliyor.

Independent Türkçe