Sodyum-iyon bataryalarda yeni keşif: Hem daha fazla enerji depoluyor hem de suyu arıtıyor

Onlarca yıldır mühendisler suyun pil malzemelerine zarar verdiğini düşündüler ve malzemelerden suyu çıkarmak için büyük çaba harcadılar. Ancak TechSpot haberine göre uzun zamandır kabul edilen bu kuralı tamamen altüst eden yeni bir keşif yapıldı.

Bilim adamları, suyu anahtar katot malzemesinin içinde bırakmanın, sodyum iyon pil performansını önemli ölçüde artırdığını ve lityum iyon pillerle arasındaki boşluğu kapattığını buldu.

ISITMADAN DAHA ETKİLİ ÇÖZÜM

Surrey Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, kristal yapısında doğal olarak su içeren, katmanlı sodyum bazlı bir malzeme olan nanoyapılı sodyum vanadat hidrat (NVOH) adı verilen bir bileşik keşfettiler. Geleneksel olarak araştırmacılar, malzemenin stabilitesini zayıflatacağını varsayarak suyu buharlaştırmak için bu tür bileşiklere ısıl işlem uyguluyor. Ancak takım tam tersini yaptı. Sonuç olarak, hidratlanmış malzeme enerji depolama ve şarj performansını önemli ölçüde artırdı.

DAHA HIZLI ŞARJ VE DAHA BÜYÜK KAPASİTE

Journal of Materials Chemistry A'da yayınlanan çalışma, NVOH'un geleneksel sodyum iyon katotlarına kıyasla neredeyse iki kat daha fazla şarj depolayabildiğini gösteriyor. Laboratuvar testlerinde bu malzeme, mükemmel yapısal stabiliteyi korurken, 400'den fazla şarj döngüsü boyunca güçlü enerji muhafazası sağladı. En şaşırtıcı olanı ise susuz muadilinden daha hızlı şarj olması ve daha yüksek bir kapasiteye ulaşmasıydı.

Araştırmanın başyazarı Surrey Üniversitesi'nden Dr. Daniel Commandeur Science Daily'ye "Sonuçlarımız tamamen beklenmedikti" dedi.

TUZLU SUYU ARITMA KABİLİYETİ

Çalışma ayrıca şaşırtıcı bir yeteneği daha ortaya çıkardı. Tuzlu suda kullanıldığında, sodyum vanadat hidrat yalnızca etkili bir şekilde çalışmaya devam etmekle kalmadı, aynı zamanda çözeltiden sodyum iyonlarının uzaklaştırılmasına da yardımcı oldu. Bir grafit elektrotun aynı anda klorür iyonlarını uzaklaştırdığı, böylece pil çalışması sırasında suyu arıtan bir elektrokimyasal tuzdan arındırma etkisi yarattığı iddia edilmiştir.

Bu keşif, sodyum iyon pillerinin sadece enerji depolamaktan daha fazlasını yapabildiğini, aynı zamanda sudan tuzun uzaklaştırılmasına da yardımcı olabileceğini gösteriyor. Dr. Commandeur ayrıca bunun, uzun vadede deniz suyunu tamamen güvenli ve serbest bir elektrolit olarak kullanan ve aynı zamanda tatlı su üreten sistemlerin tasarlanabileceği anlamına geldiğini söyledi.

MALİYETLERİ AZALTABİLİR

Surrey Üniversitesi'nin karmaşık termal işlemler yerine su kullanan bu basit yaklaşımının, üretim maliyetlerini ve çevresel etkiyi azaltabileceği iddia ediliyor. Lityumun aksine sodyum dünya çapında bol, ucuz ve erişilebilirdir; Şebeke depolama ve yenilenebilir enerji entegrasyonu gibi büyük ölçekli uygulamalar için güçlü bir aday olacağı vurgulanıyor.