Ohio State Üniversitesi’nden araştırmacılar, ülkenin elektrik şebekesinde enerji depolanması, cep telefonlarında ve dizüstü bilgisayarlarda daha uzun ömürlü bataryalar için önemli bir adım attılar. Üretilen potasyum-oksijen batarya, hem verimli hem de daha güvenilir.
Dünya genelinde yenilenebilir enerjinin payının yavaş gelişmesinin nedeni güneşten , rüzgardan ve denizden üretilen enerjinin yeterince depolanabileceği sistemlerin kurulumunun oldukça zor olmasıdır. Bir bölgenin enerji şebekesi için güneş ve rüzgardan toplanan fazla enerjiyi depolamanın bir yolunun olması gerekmekte . Çeşitli depolama çözümleri üzerinde çalışan araştırmacılara göre bu yeni gelişme, yenilenebilir enerji kaynaklarını ucuz ve verimli enerji depolamasıyla elektrik şebekesi için daha uygun hale getirebilir.
2013 yılında keşfedilen potasyum-oksijen bataryalar, enerji depolamada bir alternatif oldu. Ancak bunları lityum bataryalarla aynı seviyeye getirmek için çok fazla çalışma yapılmadı, dolayısıyla enerji depolamada yaygın olarak kullanılamadı. Kimya profesörü Yiying Wu liderliğindeki Ohio State Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, geliştirilen potasyum-oksit bataryalar ile mevcut lityum-iyon bataryaların iki katı kadar enerji depolandığını ve lityum-oksijen bataryalardan da daha verimli olabileceğini gösterdiler.
Araştırmanın ortak yazarı ve Ohio State Üniversitesi’nde mekanik ve havacılık mühendisliği profesörü Vishnu-Baba Sundaresan’a göre elektrik şebekesinde tamamen yenilenebilir enerjiyi kullanmak için, fazla güç depolayabilen ve kaynak hazır olmadığında ya da çalışmadığında bu gücü geri verebilecek ekonomik enerji depolama cihazlarına ihtiyacın olduğunu belirtiyor. Ayrıca bunun gibi ucuz, farklı malzeme kullanılmayan, her yerde üretilebilen ve ekonomiyi destekleyen teknolojinin önemli olduğunu da dile getiriyor.
Her şarj edildiğinde bozulma eğiliminde olan potasyum-oksijen bataryalarındaki bu sorunu düzeltmek için doktora adayı olan Paul Gilmore, anodu oksijenden koruyup koruyamayacağını görebilmek adına polimerleri katoda dahil etmeye başladı. Bu bozulma, bataryanın anoduna temas eden oksijen etkisiyle gerçekleşiyor. Oksijen, anodun parçalanmasına neden olarak bataryayı şarj edemiyor. Gilmore, anot içerisine sızmasına izin vermeden bataryaya oksijeni iletmenin bir yolunu bulduğunu söyledi.
Araştırmacılar polimerde şişmenin, bataryanın performansında önemli bir rolü olduğunu gördü ve böylece Gilmore’un haklı olduğu ortaya çıktı. Gilmore’un bulduğu tasarım, insan ciğerlerine benzer bir şekilde çalışıyor. Oksijen, aküye fibröz bir karbon katmandan geliyor. Sonra, biraz daha az gözenekli ve neredeyse hiç gözenekli olmayan üçüncü bir katmanda son buluyor. İletken polimerden yapılan bu üçüncü katman, potasyum iyonlarının katot boyunca hareket etmesine izin veriyor, ancak moleküler oksijenin anoda ulaşmasını kısıtlıyor. Bu tasarım, bataryanın en az 125 kez şarj edilebileceği anlamına geliyor.
Oksijen bazlı bataryalar daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Potasyum-oksijen bataryaların, elektrikli araçların çeşitliliğini ve taşınabilir elektronik cihazların pil ömrünü artırabileceği de düşünülüyor. Birçok elektrikli arabaya güç veren, güneş panelleri ve rüzgar türbinleri tarafından üretilen enerjiyi depolayan lityum-iyon bataryalar ise, yangınlara ve patlamalara meyilli olup aynı zaman da pahalıdırlar. Daha güvenli bir batarya üretilmesi için çalışmalar devam etmekte.
Potasyum-oksijen bataryalar ile hem verimlilik hem de güvenlik konularında aşama kaydedilmesi hedefleniyor. Ucuz ve kararlı bir hale getirilen potasyum-oksijen bataryalar, şebeke yedeklemesi için diğer teknolojilerle rekabet edecek. Bu bataryalar, enerji depolamada bir sonraki adım olabilir.
ELEKTRİK PORT 2905.2019
