Bilim insanları sıradan kırmızı tuğlaları elektrik depolayan süper kapasitörlere dönüştürdüler

Yorumlar

Tuğlalar harç ile birbirine tutturularak duvar inşasında kullanılan, pişmiş veya kurutulmuş kil bazlı topraktan elde edilen oldukça primitif yapı malzemeleri. Bir yapı malzemesi olmak dışında herhangi bir işlevleri yokmuş gibi görülen bu nesnelerin yeni bir çalışmaya göre elektrik üretmek ve depolamak için kullanılabilecek gizli güçleri var.

Kimyagerler bu yapı taşlarının bir dizi kimyasal reaksiyonla LED ışıklarını yakacak kadar güçlü enerji birimlerine dönüştürülebileceklerini ortaya koydular.

"Akıllı tuğla"lar kullanımı neredeyse insanoğlunun oluşumu kadar eskiye dayanmakta olan tuğlaların elektriksel iletkenlik ve algılama yetenekleri dahil olmak üzere fütüristik yeteneklere sahip olacak şekilde modifiye edilebileceklerini ortaya koyuyor. Böylelikle binaların temelini oluşturan bu malzemeler bulundukları yapı için enerji üretmek ve üretilen enerjiyi depolamak için kullanılan enerji birimlerine dönüşebilecekler.

Çalışmanın sonuçları geçtiğimiz Salı günü Nature Communications'da yayınlandı.

Washington Üniversitesi Kimya bölümünde doçent olarak görev yapan Julio D'Arcy ve meslektaşları ilk olarak demir içeren tüm yapılar üzerinde oluşan ve kırmızımsı bir renge sahip olan pasla deneyler yaparak başladılar. Ekip yüzeyleri aşındıran ve malzemelerin dayanıklılığını azalttığı için zararlı kabul edilen demir oksitlerin malzeme bilimi için yararlı özelliklere sahip olduğunu keşfetti.

D'Arcy, "Pasa kimyasal işlem uyguladığınızda reaktif hale geldiğini keşfettik. Atık olarak düşündüğümüz bir şey, enerji üretme ve depolama için kullanılabilecek malzemelerin üretiminde oldukça faydalı bir kimyasal."

Kırmızı tuğlalara rengini veren pigmentlerin bir kısmı demir oksitten yani pastan üretiliyor ve bu da araştırmacılara tuğlaların yapısal özelliklerini daha yakından incelenip süper kapasitör adı verilen bir enerji depolama cihazına dönüştürülüp dönüştürülemeyeceklerini araştırma konusunda ilham verdi.

Araştırmacılar, tuğlaların elektriği depolamasını sağlayabilmek için tuğlanın içindeki gözeneklere bir dizi gaz pompalıyorlar. Gazlar tuğlanın kimyasal bileşenleri ile reaksiyona girerek onları çok iyi bir elektrik iletkeni olan ve PEDOT olarak bilinen plastik nano fiberden bir ağ ile kaplıyor. Bu polimer tuğlaya sıkışmış halde kalıyor ve bir nevi iyon süngeri görevi görüyor. Tüm bu işlemin sonunda kırmızı tuğla koyu mavi renge dönüşüyor.

D'Arcy, bataryalara benzemelerine rağmen, ekibinin tasarladığı "akıllı tuğlaların" teknik olarak süper kapasitörler olduğunu ve birkaç temel noktada bataryalardan farklı olduğunu dile getirdi. Büyük miktarlarda enerji depolayabilmelerine rağmen, süper kapasitörler depolanmış enerjiyi uzun süre tutamıyorlar ve bu yüzden de piller gibi kesintisiz, stabil enerji sağlayamıyorlar.

Akıllı tuğlaların enerji depolama kapasitesinin güneş enerjisi sistemlerde kullanılan lityum iyon pillerin enerji depolama potansiyeli ile rekabet etmesi henüz mümkün değil. Ancak kolayca bulunabilen malzemelerden yapılması, ekonomik olması, güneş panelleri gibi çevresel etmenlerden etkilenmemesi ve sahip olduğu diğer bazı avantajlarla bilim insanları akıllı tuğlaları umut vaat eden bir yeşil enerji çözümü olarak görüyorlar.

D'Arcy gelinen aşamada akıllı tuğlaların ürettikleri enerjinin binaların koridorlarında bulunan acil durum aydınlatmalarını veya evlerin duvarlarının içine yerleştirilebilecek sensörleri aydınlatmak için yeterli olduğunu belirtiyor.

Projedeki bir sonraki adım daha fazla enerji depolayabilmenin yollarını bulmaya çalışmak, böylece insanlar günün birinde dizüstü bilgisayarına bile evlerinin duvarlarından güç sağlayabilecekler.