Bataryalarda “kükürt” ihtilali: Lityumun tahtı sallanıyor mu?
Batarya teknolojileri üzerine çalışan araştırmacıların uzun vakittir radarında olan kükürt, lityum iyon pillerin yerini alabilecek en güçlü adaylardan biri olarak görülüyor. Güç depolama kapasitesi muazzam olsa da kükürdün kimyasal olarak çok “hareketli” olması, pillerin çok çabuk bozulmasına yol açıyor. Bu kararsızlık yüzünden onca yıllık emeğe karşın kükürt bazlı bataryaları raflarda göremedik.
Ancak Çinli bir araştırma grubu, kükürdün bu karmaşık huyunu bir zayıflık olmaktan çıkarıp büyük bir avantaja dönüştürmeyi başardı. Kükürdü klor ile bir ortaya getiren yeni bir sodyum-sülfür batarya tasarımı, hem ucuz maliyeti hem de laboratuvar ortamındaki yüksek performansıyla dikkat çekiyor.
Kükürt aslında periyodik tabloda oksijenin çabucak altında yer alsa da kimyasal davranışları epey farklı. Metallerden elektron alabildiği üzere, uygun koşullar sağlandığında elektron verme konusunda da hayli cömert davranıyor. Araştırmacılar tam da bu noktaya odaklanarak, kükürdün klor ile yansımaya girmesini sağlayan bir sistem kurdu. Bu yeni sistemde katot olarak saf kükürt, anot olarak ise yalnızca akım toplayıcı vazifesini gören bir alüminyum şerit kullanılıyor. Batarya boşalmaya başladığında, kükürt elektron kaybederek klor ile birleşiyor ve sülfür tetraklorür oluşturuyor. Bu sırada sodyum iyonları da alüminyum plaka üzerinde birikerek metalik bir katman meydana getiriyor. Su bazlı elektrolitlerin sodyumla olan şiddetli yansımasından kaçınmak için bu süreçte büsbütün susuz bir elektrolit yapısı tercih ediliyor.
Performans ve maliyette işleri değiştiren veriler
Geliştirilen bu bataryanın en şaşırtan yanlarından biri dayanıklılığı. Yapılan testlerde, kapasitesinde önemli bir kayıp yaşanmadan 1400 döngü boyunca çalışmayı sürdürdü. Daha da etkileyici olanı ise pilin bekleme mühleti; 400 gün boyunca hiç kullanılmadan dursa bile şarjının yüzde 95’inden fazlasını koruyor. Güç yoğunluğu açısından bakıldığında, elektrot kütlesi üzerinden yapılan hesaplamalar kilogram başına 2000 Watt-saatin üzerine çıkabileceğini gösteriyor. Bataryanın tamamı üretildiğinde bu sayı biraz düşecek olsa da mevcut sodyum-iyon bataryaları geride bırakacağı şimdiden aşikâr oluyor.
Bu teknolojik ilerlemenin asıl “oyun değiştirici” kısmı ise üretim maliyeti. Araştırma takımı, kullanılan hammaddelerin bolluğu ve ucuzluğu sayesinde kapasite başına maliyetin kilovat-saat başına 5 dolar civarında kalabileceğini iddia ediyor. Bu sayı, günümüzdeki sodyum bataryaların maliyetinin onda birinden bile daha az bir düzeye denk geliyor.
Tabii ki laboratuvardaki bu muvaffakiyetin fabrikalara taşınıp taşınamayacağı şimdi kesin değil. Lakin mevcut batarya metallerinin fiyatları artmaya devam ederken, kükürt ve klor üzere ulaşılabilir gereçlerle bu kadar güçlü bir alternatifin doğması, güç depolama dünyası için umut verici bir gelişme haline geldi.
Chip Alıntıdır…
