Barselona Malzeme Bilimi Enstitüsü’nün yeni teknolojisi, çinko-hava pillerde enerji kaybını azaltıp verimi artırıyor; buluş, farklı depolama çözümlerine uyarlanabilir.
İspanya’da Barselona Malzeme Bilimi Enstitüsü (ICMAB-CSIC) araştırmacıları, ana kimyasını değiştirmeden çinko-hava bataryalarının gücünü yüzde 80’e kadar artırmaya olanak tanıyan yeni bir mimari geliştirdi. Sistem, pilin içine yerleştirilen iletken bileşenler içeriyor; bunlar, yük taşınımını kolaylaştırıp iç direnci azaltan kablosuz bipolar elektrotlar gibi çalışıyor.
REKLAM
REKLAM
Bu gelişme, daha verimli ve yüksek performanslı bataryalar tasarlamak için yeni bir yol açıyor. "Energy Storage Materials" dergisinde yayımlanan çalışma, Katalan Nanobilim ve Nanoteknoloji Enstitüsü (ICN2) ile Arjantin’deki La Plata Ulusal Üniversitesi işbirliğiyle yürütüldü.
Araştırmacılara göre, bu çalışma ve grubun önceki araştırmaları bataryaların geleneksel tasarımını sorguluyor ve enerji depolama sistemlerinin tasarımına yeni bir yaklaşım öneriyor.
Kuralları değiştiren bir tasarım ilkesi
Bataryalar, iki elektrotlarının malzemeleri arasındaki enerji farkı sayesinde elektrik üretir. Yükler, iyonların hareketine izin veren bir malzeme olan elektrolit aracılığıyla bir elektrottan diğerine geçer. Şimdiye kadar, kısa devre riskini önlemek için bu bileşenin elektronların geçişini engellemesi gerektiği varsayılıyordu. Yeni çalışma bu ilkeyi sorguluyor.
ICMAB-CSIC araştırmacısı Nieves Casañ-Pastor liderliğindeki ekip, belirli koşullar altında, iletken küçük metal parçaların ne elektrotlara ne de dış devreye bağlanmadan pilin içine yerleştirilebileceğini ve bunun hatta pilin çalışmasını iyileştirebileceğini gösterdi.
Kilit, pil çalışırken iki elektrot arasında oluşan elektrik alanında yatıyor. Araştırmacılar, aralarına bir veya birkaç yalıtılmış iletken eleman yerleştirmenin kısa devreye yol açmadığını ve yük taşınımını iyileştirmeye katkıda bulunabileceğini ortaya koydu.
Elektrik alanı, iletken parçaları kutuplaştırarak uçlarında zıt yüklerin birikmesine neden oluyor ve yük taşınımı için yeni yollar açıyor. Bu, iç direnci azaltıyor ve enerjinin daha hızlı sağlanmasına imkan tanıyor. Casañ-Pastor, 'Şaşırtıcı olan, bu iletkenlerin hiçbir kabloyla hiçbir yere bağlı olmaması; sisteme yalnızca yerleştiriliyorlar ve yararlı etkiler üretiyorlar' diye açıklıyor.
Oksijen zorluğu, yeni tasarımın kilit noktası
Marc Mosqueda’nın doktora tezinin bir parçası olan araştırma, bol, ucuz ve güvenli malzemelerden üretilen, ancak oksijenin yavaş tepkimesi nedeniyle sınırlanan çinko-hava bataryalarının potansiyelini ortaya koyuyor.
Yeni tasarım, iç direnci azaltıp enerji teslimini hızlandıran kablosuz bipolar elektrotları içeriyor; bu da gücün yüzde 80’e kadar artırılmasına olanak tanıyor.
Casañ-Pastor’a göre bu buluş, depolama alanında farklı teknolojilere uygulanabilecek bir yol açıyor. Ekip, benzer etkileri diğer sistemlerde de gözlemledi ve kablosuz bipolar elektrotların sunduğu imkanları araştırmaya devam edecek.