Meksikalı araştırmacılar, delinse, aleve maruz kalsa veya tamamen suya batırılsa bile çalışmaya devam eden devrim niteliğinde bir çinko-hava pili (ZAB) geliştirdiler. Prototipi tasarlayan Meksika İleri Malzeme Araştırmaları Merkezi'ndeki (CIMAV) bilim insanları, bu tür koşulların cep telefonlarında ve elektrikli araçlarda (EV) kullanılan lityum iyon (Li-ion) pillerin tutuşmasına neden olabileceğini belirtiyor.
Merkezin baş araştırmacılarından Dr. Noé Arjona liderliğindeki proje, çinko-hava teknolojisinin daha güvenli, daha sürdürülebilir enerji depolamasına nasıl yol açabileceğini ve geleneksel lityum iyon hücrelerinde bulunan uçucu maddeleri nasıl ortadan kaldırabileceğini gösteriyor. Arjona, bu tür teknolojilerde kullanılan elektrolitlerin yanıcılığıyla ilgili birçok güvenlik endişesi nedeniyle lityum iyon pilleri kullanmadıklarını ifade etti.
NİKEL VE KARBON KULLANIMI
Pahalı, kıt ve çevreye zararlı olan lityum ve kobalt gibi maddelere güvenmek yerine, bilim insanları enerji üretmek için havadaki oksijeni kullanan ultra dayanıklı bir çinko-hava pili ürettiler. Hücrenin içinde, tek tek nikel atomlarıyla kaplı bir karbon levha, toplu metal elektrotların yerini alıyor. Bu sayede, yüksek performans korunurken ihtiyaç duyulan ham metal miktarı önemli ölçüde azalıyor.
Arjona, pillerde kullanıldığında birçok metalin güvenlik endişeleri yarattığını, en aktif malzemelerin çoğunun kritik malzemeler listesinde yer aldığını ve bu yüzden mümkün olduğunca az metal kullanmak istediklerini açıkladı.
AŞIRI TESTLERİ GEÇTİ
Araştırmacılar, öncü prototiplerini moleküler düzeyde analiz etmek için Saskatchewan Üniversitesi'ndeki Kanada Işık Kaynağı (CLS) senkrotronunu kullandı. Güçlü X-ışınları, nikel atomlarının karbon yüzeyine eşit şekilde dağıldığını doğruladı. Jel polimer elektrolit ve çinko ile birleştirilen bu yapı, daha fazla miktarda metal ve yanıcı elektrolit içeren pillerle ilişkili güvenlik risklerini ortadan kaldırdı.
Hücrenin dayanıklılığını test etmek için araştırmacılar, hücreye bir çivi çakıp ateşe verdiler ve suya batırdılar. Prototip, her denemeden sonra tamamen işlevsel kalarak benzeri görülmemiş bir dayanıklılık ve güvenlik seviyesi gösterdi.
SOĞUKTA BİLE KARARLI
Pil tasarımı daha güvenli olmasının yanı sıra, aşırı sıcaklıklarda bile kararlı ve verimli kaldı. Yoğun sıcağa veya dondurucu soğuğa maruz kalsa bile performansında önemli bir kayıp görülmedi. Arjona, çok soğuk havalarda elektrikli araçlar gibi pilleri şarj etmenin büyük bir sorun olduğunu, ancak kendi teknolojilerinin çok düşük veya çok yüksek sıcaklıklarda aynı sorunları yaşamadığını belirtti.
Arjona ve meslektaşları, pilin dayanıklılığının çinko-hava pillerini EV'ler, havacılık sistemleri ve zorlu ortamlarda çalışan uzaktan sensörler için ideal hale getirebileceğini umuyor. Lityum veya kobalt yerine nikel gibi bol miktarda bulunan metallerin kullanılması maliyetleri daha da düşürebilir. Ekip, biyolojik olarak parçalanabilen bileşenler entegre etmek de dahil olmak üzere pili daha çevre dostu hale getirmenin yeni yollarını araştırıyor. Arjona, bu malzemelerin pil ömrünün sonuna geldiğinde toprağı zenginleştirmeye ve bitki büyümesini desteklemeye yardımcı olabileceğini de ekledi.
Arjona, bir basın açıklamasında, "Son derece güvenli piller istiyorsak, bunları tek atomlu katalizörlerle tasarlamamız gerekiyor. Bu, enerji depolamanın geleceği," dedi. Ancak mevcut pillerin yerini alabilmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu belirtti.
