Sürdürülebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyaç, yenilenebilir enerjiye geçişin dünya genelinde bir zorunluluk haline gelmesiyle birlikte hayati bir önem teşkil etmektedir. Doğan bu ihtiyaç üzerine çalışan Monash Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, her bir bataryadaki gerekli olan lityum miktarını azaltan nano gözenekli polimer kaplı folyo anotlu yeni bir lityum-sülfür batarya tasarımı geliştirdiler.
Lityum-metal pillerden özellikle lityum-sülfür (Li-S) piller, depolama yoğunluğunun artması, geçiş metali bağımlılığını azaltması ve kaynak talebini düşürmesi sayesinde enerji depolama alanında büyük gelecek vaad etmektedir. Ancak vadedilen bu depolama, barındırdıkları lityum miktarının azaltılması ile önemli ölçüde verimi artırılabilir.
Li-S piller, beraberinde kullanıldığı metalik lityum ve sülfür ile birlikte lityum-iyon (Li-Ion) piline kıyasla gram başına daha fazla enerji elde etmeyi amaçlayan ve gelişmekte olan bir enerji depolama teknolojisidir. Son derece verimli olmasına karşın, lityumun bulunması, çıkarılması ve taşınması sırasında azımsanmayacak derecede çevresel ayak izi bırakıldığından olabildiğince az lityum kullanımı büyük önem taşımaktadır. Üstelik Li-S pillerinin de kendi özgü sınırları vardır. Lityum anot (negatif elektrot) ve sülfür katottan (pozitif elektrot) oluşan Li-S pilinin şarj ve deşarj olması sırasında birbirleriyle reaksiyona giren yüksek yoğunluktaki sülfür iyonları, lityum iyonlarının hareketini ciddi oranda engellemektedir.
Avustralyalı araştırmacılar, lityum folyo üzerine sarılı nano gözenekli polimer ile lityum kullanımını azaltan, birim hacim başına daha çok enerjiye sahip, daha uzun ömürlü ve lityum-iyon pillerinin yarı fiyatına mal edilebilen yeni bir pil tasarımı tanıttılar.
Lityuma uygulanan ince bir polimer (poli(1-trimetilsilil-1-propin) kaplamanın pilin çevrim sayısını artırdığını söyleyen baş araştırmacı Declan McNamara, ‘‘Lityuma hücum edecek diğer kimyasalları önleyen polimer, içerdiği bir nanometreden küçük (metrenin milyarda biri) delikler sayesinde lityum iyonlarının serbest hareketini mümkün kılıyor. Lityumun tekrar tekrar şarj ve deşarj olmasını mümkün kılan bu kaplama, lityum için de bir sınırlayıcı yapı görevini görüyor.’’ dedi.
Lityum enerji ile dolu olmasına rağmen bu enerjinin gerçekleşen yan reaksiyonlarla boşa harcandığını ve enerjinin doğru şekilde yönlendirilmesi sağlanırsa bazı enerji depolama cihazlarının daha kolay bir şekilde yapılabileceğini belirten Profesör McNamara, kaplamanın üretimi kolay ve verimi yüksek Li-S pillere ulaşmak için gerçekleştirilmiş bir gelişme olduğunu aktardı.
Anlatılan bu yeni tasarım, çevresel ve ekonomik ciddi bir maliyeti olan nikel ve kobalt gibi malzemelere olan ihtiyaçları da yok ediyor. Tüm bu gelişmelerin Li-S ve bu gibi metal temelli enerji depolama sistemlerinin kullanımını yaygınlaştıracağını belirten Profesör Majumder, ‘‘Sürdürülebilir batarya arayışında Li-metal koruma teknolojileri önemli bir yer tutacaktır. Çalışma, Li-metal bataryaları çürüme ve yıkıcı arızalardan korumak için yeni bir olanak sunuyor.’’ dedi.
Profesör Hill ise elektrikli araç, insansız hava araçları ve elektronik cihazlar gibi gelişen pazarların gelişimine katkı sunacak bu çalışmanın ticari üretiminin hazır olduğunu belirtti. Bu gelişme ile birlikte enerji verimliliği ve enerjide sürdürülebilirlik daha iyi seviyelere gelecektir.
Kaynaklar