Tesadüfen keşfedilen bir teknoloji ile piller sonsuza kadar çalışabilir mi?

On yıllar boyunca şarj edilebilecek bir pil düşünün. Cep telefonlarının pil ömrü nedeniyle ömrünün dolması tarihe karışırdı. Lityum iyon pilleriyle dolu vahşi depolama alanlarının sonu gelirdi.

Gerçeğe bir adım yaklaşan buluş, Irvine’deki Kaliforniya Üniversitesi’ndeki araştırmacılardan geldi. Son derece uzun ömürlü pillere yol açabilicek olan buluş tesadüfen keşfedildi. Reginald Penner (üniversitenin kimya bölüm başkanıdır) önderliğindeki bir ekip nano-teller üzerinde çalışıyor. Nano-teller, pillerde kullanım için büyük bir umut vaad eden küçük, iletken teller. Buradaki sorun, nano-tellerin kırılgan olması ve birkaç şarj etme döngüsünden sonra yıpranıp çatlaması. Bir gün, Penner’in laboratuarında bir doktora öğrencisi olarak çalışan Mya Le Thai, nano-tel topluluğunu çevreleyen sıvı elektroliti bir jel ile değiştirmeyi düşündü.

Penner, “Bu jel kapasitörlerine çevrimi uygulayınca bir sürpriz ile karşılaştık” diyor. Thai diyor ki, “bu şey 10 binden fazla çevrime dayandı ve hâlâ gidiyor”. Penner şunu da ekliyor: “Birkaç gün sonra bana gelip şöyle dedi, ‘bu şey 30 binden fazla çevrime dayandı’. Bir ay boyunca böyle devam ettik”.

Araştırma ekibi, ellerindekinin değerini anladı. Henüz jel elektrolit kullanmanın neden nano-telleri kırılmaktan koruduğunu henüz bilmemekle beraber, bir hipotez geliştirdiler. Penner’e göre jel fıstık ezmesi kadar koyu kıvamlı bir şey. Nano-teller ise insan saçından yüzlerce kat daha ince ve %80 oranında gözeneğe sahip olan mangan oksitten yapılmış. Zamanla, koyu jel nano-tellerin gözeneklerine sızıyor ve onları yumuşatıyor. Bu yumuşaklık, kırılganlığın azalmasına neden oluyor.

Penner, şöyle diyor: “5000 çevrimden sonra nano-teller kırılmaya başlıyor. Daha sonra da iptal oluyorlar. Ancak jelde böyle bir şey olmuyor”.

Şimdi, araştırma ekibi bu hipotezi test etmek için çalışıyor. Eğer bu doğru ise, deneylerine farklı malzeme ve jel türleri ile devam edecekler ve hangisinin en iyi olduğuna bakacaklar. Çalışma devam ettiğinde jelle kaplanmış nano-teller son derece uzun ömürlü pillerde gerçekten de bir bileşen olabilir. Penner, “Çalışma pek çok yıl gerektiriyor” dese de şimdiden bu buluşla ilgilenen firmalar kapısını çalmaya başlamış bile.

Penner, “bizim çalıştığımız türden nano-telleri kararlılaştırmak için çok basit bir yöntem olabileceğini düşünüyoruz” diyor. “Bu genel olarak doğrulanırsa topluluk için büyük bir ilerleme olacak” diyor.

Evsel elektronik cihazların büyük kısmı pil ömrünün yanı sıra başka faktörlerle de sınırlanan ömürlere sahip olduğu için, on veya yirmi yıl dayanacak bir pil, güç verdiği cihazın kolaylıkla ömrünü uzatabilir.

Penner, şöyle diyor: “Bir lityum iyon pili ile 100 bin çevrim elde ederseniz, bu artık asla iki tane pil almayacağınız anlamına gelir”. “Bahsettiğimiz süre 20 yıl veya daha fazla bir süre”.

Kaynak:
smithsonianmag.com
bilim.org