Enerji Bakanlığı’na bağlı Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL) araştırmacıları, genellikle “istenmeyen” olarak görülen bir yan reaksiyonu, tuzlu su pillerinin temel itici gücüne dönüştürdü.
Ekip, sodyum hipoklorit (bleach) içeren bir yan reaksiyonu bastırmak yerine onu kullanarak, daha güvenli, daha ucuz ve daha yüksek performanslı bir pil geliştirdi. Bu yenilik, ABD elektrik şebekesini güçlendirerek, enerji maliyetlerini düşürmeye ve kesintiler sırasında güvenilir güç sağlamaya yardımcı olacak.
Elektrik Şebekesi İçin Tuzlu Su Çözümü
Tuzlu su piller, elektrik iletmek ve sodyum iyonlarını elektrotlar arasında taşımak için sıvı bir tuzlu su çözeltisi kullanır. Bu piller, kritik malzeme sorunlarından kaçınarak güvenli, bol miktarda bulunan ve kendi kendini soğutan bir elektrolit sunar.
Ancak, yavaş bir oksijen reaksiyonuna bağımlılık, sistem karmaşıklığı yaratır, pahalı katalizörler gerektirir ve güç çıkışını sınırlar. ORNL’deki doktora adayı Wooseok Go, bu sorunu çözmeye çalışırken ortaya çıkan bir yan reaksiyonu fark etti: basitçe bleach.
Genellikle pil kimyasında, bu tür yan reaksiyonlar bastırılmaya çalışılır. Ancak Go, “Neden bu yan reaksiyonu baskılamak yerine, daha yüksek voltaj gösterdiği için onu baskın reaksiyon haline getirmeyelim?” diye düşündü.
Sisteme sadece %5 oranında daha fazla bleach eklemek bile sonuçları tamamen değiştirdi. Yan reaksiyon ön plana çıktı. Tüm klor-bleach döngüsü sıvı halde gerçekleştiği için, faz değişim sorunları ortadan kalktı ve pahalı katalizörlere olan ihtiyaç anında ortadan kalktı.
Bu, sürekli olarak şarj ve deşarj döngüleri sırasında hipoklorit/klorür iyonları arasında değişen, geri dönüşümlü bir hipoklorit/klorür redoks reaksiyonuna dayanır. Bu klor işlemi, yavaş oksijen reaksiyonlarına göre daha hızlı elektrokimyasal kinetik sağlar ve daha yüksek bir elektrik potansiyeline sahiptir.
Bu sıvıya dayalı klor reaksyonuna geçmek, gaz dönüşümü adımlarını ortadan kaldırdı, iç direnci azalttı, katalizör gereksinimlerini ortadan kaldırdı ve pilin tepe gücünü ikiye katlayarak lityum-iyon performansına eşdeğer bir değer elde etti.
Bu, hızlı güç sağlayan, son derece verimli ve kararlı bir enerji kaynağıdır. Ayrıca, deniz uygulamaları için ideal olan tuzlu suya uygun depolama çözümü sunar.
Tuzlu su pilleri, lityum-iyon hücrelerden daha ağır ve hacimlidir. Ancak, fiziksel boyutun sınırlayıcı olmadığı sabit enerji depolama sistemleri için uygundur. Akıllı telefonlar veya elektrikli araçlar için pratik olmasa da, büyük ölçekli uygulamalarda düşük maliyet, güvenlik ve uzun ömür gibi avantajları sayesinde tercih edilebilir.
Bu keşif, enerji şebekelerinin aşırı talepleri ve kesintileri nasıl yönettiğini değiştirebilir. Lityum-iyon pillerin tehlikeli yangınlara yol açabilecek aşırı ısınmasını önlemek için yoğun sıvı soğutma sistemlerine ihtiyaç duyulurken, tuzlu su doğal olarak sıcaklığı düzenler.
Baş araştırmacı Ruhul Amin’e göre, bu yeni kimyaya geçmek, aile arabasını spor bir araba ile değiştirmek gibi. Şebeke anında güce ihtiyaç duyduğunda, pil tereddüt etmeden yanıt verir.
Sektör ortağı Coulomb Technology, bu yeniliği pazara sunmak için harekete geçti. Tennessee merkezli startup, büyük veri merkezlerini desteklemek ve uzun süre boyunca enerji şebekelerine güç sağlamak için bu teknolojiyi kullanmayı planlıyor. Hatta bu teknoloji, tuzlu su ile çalışan okyanus yük gemilerine güç sağlayabilir.
Araştırmacılar şu anda daha verimli bir üretim sağlamak ve güvenliği artırmak için alternatif anot metallerini araştırıyorlar. Amaç, orijinal, verimsiz oksijen reaksiyonunu daha da bastırmak için elektrotları iyileştirmektir.
Bu Gelişmeyi Toplulukta Değerlendirin
Haber hakkındaki düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi ve teknik sorularınızı topluluk üyeleriyle anlık olarak tartışın.
Bir yanıt yazın