2017'nin en başarılı batarya çalışmaları

Üre Bataryası
Hidronyum Bataryası
94 Yaşındaki Mucitten Yeni Batarya Teknolojisi
Yorumlar

Kullandığımız elektronik aletlerin performansı her yeni modelde artarken bu aletlerde yer alan bataryalar henüz kullanıcıları memnun edecek seviyenin bir hayli uzağında. Üstelik bu sorun sadece akıllı telefon ya da bilgisayar gibi cihazlarda yer alan bataryalar için geçerli değil. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen ve ilerleyen dönemlerde ihtiyaç halinde kullanılmak üzere depolanan elektriğin depolanmasında da bataryalar henüz istenilen performansı gösteremiyor.

Uzun ömürlü olmayan, düşük sıcaklıklarda verimsiz çalışan, bazı koşullarda patlama tehlikesi taşıyan büyük ve masraflı bataryaların yerine; günümüz teknolojisini temsil eden, ticari olarak üretimi kolay, doğaya zarar vermeyen bataryaların geliştirilmesi için pek çok çalışma yapılıyor. 2017 yılı boyunca yapılan batarya teknolojisine yönelik çalışmalardan bazıları ise gerçekten umut verici. Renewable Energy World dergisi de 2017 yılında gerçekleşen ve batarya teknolojisi adına umut vadeden en başarılı üç çalışmayı seçti.

Üre Bataryası

Şubat ayında Stanford Üniversitesi'nden Profesör Hongjie Dai önderliğindeki araştırmacılar, mevcut bataryaların yüksek maliyet sorunu ve patlama tehlikesine cevap niteliğinde yeni bir batarya tipi geliştirdi: Üre bataryası. Adından da anlaşılacağı üzere bu bataryada kullanılan en temel bileşen, memelilerin idrarında ve gübrede bulunan üre. Bu bataryada üre, elektrolit olarak kullanıldığı için bataryanın bazı koşullarda patlaması ihtimali ortadan kalkıyor. Ayrıca mevcut bataryalarda kullanılan lityum, kobalt ve grafenin yerine üre bataryasında elektrotlar için alüminyum ve grafit kullanıyor. Doğada bol miktarda bulunan alüminyum ve grafit üre bataryasının ticari ölçekte üretilebilmesine ve mevcut bataryalardan daha düşük maliyetli olmasına katkı sağlıyor.

2015 yılında alüminyum bataryaları geliştiren Hongjie Dai, bu bataryaların üretiminin çok masraflı olmasına karşılık üre, grafit ve alüminyumdan üretilen üre bataryasının çok daha uygun fiyata üretilebildiğini belirtiyor. Dai'nin açıklamalarına göre mevcut bataryalara göre daha verimli ve kısa sürede(45 dakika) şarj edilebilen üre bataryası ile güneş enerjisinden elde edilen elektrik de başarılı bir şekilde muhafaza edilebiliyor. ABD Enerji Bakanlığı ve Tayvan Eğitim Bakanlığı tarafından desteklenen proje henüz tamamlanmış değil. Araştırmacılar ticari ölçekte üretim için çalışmalarını sürdürüyor.

Hidronyum Bataryası

Yine şubat ayında bu kez Ohio Devlet Üniversitesi'nde gerçekleştirilen çalışmada, yüksek lisans öğrencisi Xingfeng Wang ve diğer araştırmacılar, elektrotlar arasında elektrik yükü taşımak için hidronyum iyonları kullanan yeni bir batarya türü geliştirdi. Hidrojen iyonu eklenmiş bir su molekülü olan hidronyumun temel bileşen olduğu bu bataryalarda elektrolit olarak ise seyreltilmiş sülfürik asit kullanılıyor.

Hidronyum bataryada elektriksel yükü taşımak için mevcut bataryaların aksine lityum, sodyum veya potasyum kullanılmadığını vurgulayan araştırmacı Xiulei Ji, sülfürik asitin elektrolit olarak kullanılması ile bataryanın yenilenebilir ve sürdürülebilir bir hale geldiğini belirtiyor. Doğada bol miktarda bulunan asitin kullanıldığı hidronyum bataryalar da henüz ticari üretime geçmiş değil.

94 Yaşındaki Mucitten Yeni Batarya Teknolojisi

Renewable Energy World'ün seçtiği son çalışma ise belki de bu yılın en dikkat çeken batarya teknolojisi zira çalışmayı yürüten kişi John Bannister Goodenough. Goodenough'un geçmişine baktığımızda çok önemli bir çalışmaya çalışmaya attığını görüyoruz: Lityum iyon pil. 94 yaşındaki Goodenough; cep telefonlarımızda, tabletlerimizde, bilgisayarlarımızda ve neredeyse bütün elektronik cihazlarda kullandığımız lityum iyon pillerin ilk ticari versiyonunu üreten kişi. Lityum iyon pilleri icat eden ancak bu icat ettiği lityum iyon pilleri herkesin üretmesine izin vererek icatından para kazanmayan Goodenough, Texas Üniversitesi'ndeki araştırmacılarla birlikte yeni bir katı hal bataryası geliştirdi.

Mevcut bataryalarda kullanılan sıvı elektrolit yerine cam elektrolitin kullanıldığı bu bataryada patlama tehlikesi en aza indirilmiş oluyor. Ayrıca cam elektrolitin tek faydası bu değil. Karmaşık bir yapıya sahip olmadığı için üretim sürecini kolaylaştıran cam elektrolit, bataryanın -20 derecede bile sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlıyor. Bataryada yer alan ve lityum, sodyum veya potasyumdan üretilebilen anot ise katotun enerji yoğunluğunu artırıyor ve bataryanın en ufak performans kaybı yaşamaksızın 1200 defa şarj edilebilmesine olanak sağlıyor.

Tabi bu çalışmalardan herhangi biri henüz son kullanıcıya ulaşabilmiş değil ancak bu çalışmalara sonucu geliştirilen bataryaların ticari ölçekte üretime geçmesi için önlerinde çok büyük engeller bulunmuyor. Çözülmesi gereken ilk problem olarak sürdürülebilirliği ele alan batarya çalışmalarının ne zaman ticari üretime geçeceği ise belirsizliğini koruyor.