14 Kasım 2023 (Nanowerk Haberleri) Tüplerin içinden fokurdayan iki renkli sıvı: Geleceğin pili böyle mi görünüyor? Empa araştırmacısı David Reber, İsviçre Ulusal Bilim Vakfı'nın (SNSF) Ambizione bağışının desteğiyle önümüzdeki dört yıl içinde bu soruyu yanıtlamak için yola çıktı. Redoks akışlı piller olarak adlandırılan piller 1970'lerden beri bilinmektedir. Geleneksel lityum iyon pillerden farklı olarak enerjiyi katı elektrotlarda değil, sıvı elektrolit çözeltileri içeren tanklarda depolarlar. Doldurma ve boşaltma işlemi tankların kendisinde gerçekleşmez; elektrolitler bunun yerine bir elektrokimyasal hücre aracılığıyla pompalanır. Sıvı piller cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar veya arabalar için pratik değildir. Ancak sabit depolama çözümleri açısından oldukça ümit vericidirler. Enerji gerçek hücrenin dışında depolandığından akış pilleri basit ve hedefe yönelik bir ölçeklendirmeden yararlanabilir. Daha büyük bir elektrokimyasal hücre, pilin daha hızlı şarj edilmesini ve boşalmasını sağlar, daha büyük elektrolit tankları ise daha fazla enerji depolamasına olanak tanır. Reber, "Daha fazla yenilenebilir enerji kullandıkça, kentsel alanlarda bile büyük ölçekte enerji depolamaya ihtiyacımız olacak" diyor. Akış pilleri için bir diğer nokta: Su bazlı elektrolitler kullanılıyorsa, bunlar geleneksel lityum iyon pillerden farklı olarak temelde yanıcı değildir.

Dışarıdan sağlanan enerji yoğunluğu

Ancak teknoloji henüz bu noktaya ulaşamadı. Reber asıl sorunu biliyor: "Akışlı pillerin enerji yoğunluğu, katı depolama malzemelerinden yapılmış pillere göre yaklaşık on kat daha düşük" diye açıklıyor. Elektrolitte ne kadar çok depolama malzemesi çözülebilirse, akış pilinin enerji yoğunluğu da o kadar yüksek olur. Araştırmacı, "Ancak yüksek konsantrasyonlar çözeltiyi koyulaştırıyor ve onu hücreye pompalamak için çok daha fazla enerjiye ihtiyacınız var" diyor. Akış pilleri, şarj işlemini enerji depolamadan ayırır. (Resim: Empa) Reber şimdi Empa'nın Enerji Dönüşümü İçin Malzemeler laboratuvarındaki çalışmasında alışılmadık bir yaklaşımla tam olarak bu sorunu çözmek istiyor. Akış pilleriyle ilgili çoğu proje, depolama malzemelerinin daha iyi çözünürlüğüne odaklanırken, enerji depolamayı elektrolit çözeltisinden tamamen ayırmak istiyor. "Benim vizyonum, akışlı pil ve lityum iyon pilden oluşan bir hibrit geliştirmek" diyor. Bunu yapmak için Reber, cep telefonu pillerinde kullanılanlar gibi katı depolama malzemelerini akış pilinin tankına eklemek istiyor. Reber, "Çözünmüş malzeme ve katı depolama malzemesi tam olarak eşleşirse, birbirleri arasında enerji aktarabilirler" diye açıklıyor. "Bu, akış pillerinin ölçeklenebilirliğinin, katı depolama malzemelerine sahip pillerin yüksek enerji yoğunluğuyla birleştirilmesini sağlıyor."

Aranan: uygun malzemeler

Ancak öncelikle araştırmacının, hem enerji alışverişini mümkün kılan hem de uzun süre sabit kalabilen uygun malzeme çiftlerini bulması gerekiyor. "İdeal olarak bir redoks akışlı pilin yaklaşık 20 yıl boyunca çalışabilmesi gerekir" diyor. Bir çift malzemenin birbirine uyup uymadığı, maddelerin redoks potansiyeli olarak bilinen şeye bağlıdır: hangi voltajda elektron bağışlıyor veya kabul ediyorlar. Reber, "Zaten aklımda birkaç olası çift var" diyor. Gelecek vaat eden bir çift tam olarak eşleşmezse redoks potansiyelleri belirli kimyasal ayarlamalarla değiştirilebilir. Reber'in fikirlerinden biri, çözünmüş depolama malzemesi olarak bir şelat kullanmaktır: bir metal iyonunun etrafını "saran" çok kollu bir organik molekül. Organik molekülün (ligand) kaç kola sahip olduğuna bağlı olarak redoks potansiyeli değişir. Reber, Colorado Boulder Üniversitesi'nde doktora sonrası döneminde şelat bazlı redoks akışlı piller üzerinde araştırma yürüttü ve bunun için Ekim ayında Göteborg'da düzenlenen Elektrokimya Derneği'nin yıllık toplantısında prestijli Pil Bölümü Doktora Sonrası Ödülü'nü alacak. Dört yıllık Ambizione fonlama döneminin sonunda Reber, ek sağlam depolamaya sahip, iyi çalışan bir bataryaya sahip olmayı umuyor. "Bu yaklaşım işe yararsa potansiyel uygulamalar çok çeşitli olacaktır" diyor. Örneğin, esnek form faktörüne sahip kompakt akışlı pillerin kentsel alanlara entegrasyonu çok daha kolay olacaktır. Araştırmacı, "Tek gereken pompalar ve birkaç boru olacaktır" diye ekliyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=64048.php