İster çocuğunuzun oyuncağı ister kablosuz elektrikli aletiniz veya elektrikli aracınız için olsun, pil gücü günlük hayatımızın neredeyse her alanında kullandığımız standart bir parçası haline geliyor. Peki, bu kadar sıklıkla kullandığımız pillerin yapımında nelerin kullanıldığını ya da bunların daha çevreci alternatiflerinin olduğunu biliyor musunuz?
Pillerin içerisinde yer alan elektrolit, tüm bu sistemi oluşturan en önemli maddedir. Pilin tipine bağlı olarak sıvı veya macun benzeri olabilir. Bununla birlikte, pil tipi ne olursa olsun, elektrolit aynı amaca hizmet eder: Katot ve anot terminalleri arasında pozitif yüklü iyonları taşır. Pil türleri, farklı kimyasal reaksiyonlara ve farklı elektrolitlere dayanır. Örneğin bir kurşun asitli pil, amaçlanan reaksiyonu oluşturmak için genellikle sülfürik asit kullanır. Çinko-hava pilleri, reaksiyon için çinkonun oksijenle oksitlenmesine dayanır. Potasyum hidroksit, yaygın ev tipi alkalin pillerdeki elektrolittir.
Günümüzün lityum pilleri, iyonları iki elektrot arasında taşımak için genellikle sıvı bir elektrolit kullanır. Ancak katı alternatifleri inceleyen bilim insanları, ileride bazı heyecan verici fırsatlar görüyorlar. Kâğıt inceliğinde olan, bükülebilen ve esneyebilen bu katı elektrolitlerden birinin temeli olarak ahşaptan türetilen selülozu kullanan yeni bir çalışma bulunuyor. Peki, bu buluş güç kaynaklarını temelden değiştirecek mi?
Sıvı elektrolite doğanın içerisinden yeni alternatif
Günümüzün lityum pillerinde kullanılan elektrolitlerin bir eksikliği, cihazın kısa devre yapması durumunda yangın riski taşıyan uçucu sıvılar içermeleri ve dendrit adı verilen ve performansı düşüren dokunaç benzeri oluşumları teşvik edebilmeleridir. Bu arada katı elektrolitler yanıcı olmayan malzemelerden yapılabilir, cihazı dendrit oluşumuna daha az eğilimli hale getirir ve pil tasarımı etrafında tamamen yeni olasılıklar açabilir.
Şimdiye kadar geliştirilen katı elektrolitlerin çoğu, iyonları iletmede oldukça etkili olan ancak kırılgan yapıları nedeniyle şarj ve deşarj sırasında strese karşı çok iyi dayanmayan seramik malzemelerden yapılmıştı. Brown Üniversitesi ve Maryland Üniversitesi'nden bilim insanları buna bir alternatif aradılar ve başlangıç noktası olarak ahşapta bulunan selüloz nanofibrilleri kullandılar.[1] Bu ahşap türevi polimer tüpler, seramiklere benzer ve diğer polimer iyon iletkenlerinden 10 ila 100 kat daha iyi bir iletkenliğe sahip katı bir iyon iletkeni oluşturmak için bakır ile birleştirildi.
Materyal kâğıt kadar ince ve esnek olduğu için bilim insanları, bunun pil döngüsünün streslerini daha iyi tolere edeceğine inanıyor.
Sanayide yeni devrim
Pilin sadece günlük kullanımda değil sanayide de çok önemli olmasından dolayı sıvı elektrolite alternatif olarak geliştirilen ve ağaçtan üretilen bu katı elektrolitlerin profesyonel dünyayı da olumlu yönde etkileyeceği düşünülüyor.
Bazı bilim insanları katı elektrolitleri önemli bir basamak olarak görüyor. Pillerin saf lityum metalden yapılmış bir anotla çalışmasını sağlamanın enerji yoğunluğunu kırmaya yardımcı olabileceğini düşünen bilim insanları, bunun, elektrikli arabaların ve uçakların şarj etmeden çok daha uzaklara seyahat etmesini sağlayabileceğini de ön görüyorlar.
Aynı zamanda doğanın sağladığı malzemeleri kullanmanın, pil üretiminin çevremize olan genel etkisini azaltacağı da düşünülüyor.