Bilim insanları, zehirli bir otu sodyum iyon piller için yüksek dereceli anot malzemesine dönüştürdü. Araştırmacılara göre bu malzeme, güneş ve rüzgar santralleri gibi kompakt boyutun çok önemli olmadığı kullanımlar için lityum iyon pillere göre daha ucuz bir alternatif oluşturuyor.
Türkçe’de tavşancıl ya da koçuk olarak bilinen ve bilimsel adı Heracleum Sosnowskyi (Sosnowsky’s hogweed) olan yaban otu ciddi cilt yanıklarına neden olan bir bitki olarak biliniyor. Başlangıçta deneysel bir yem bitkisi olarak Kafkasya’dan Rusya’ya ithal edilen ve hızla kontrolden çıkan bitki, Skoltech araştırmacılarının tahminlerine göre, 21. yüzyılın ortalarında ülkenin tüm Avrupa kısmına yayılma tehdidinde bulunuyor. Geçtiğimiz günlerde Moskova Devlet Üniversitesi (Moscow State University /MSU) ve Skoltech’ten araştırmacılar, bu zehirli yabani otu sodyum iyon piller için yüksek dereceli anot malzemesine dönüştürdü. Araştırmacılara göre bunlar, güneş ve rüzgar santralleri gibi kompakt boyutun çok önemli olmadığı kullanımlar için lityum iyon pillere göre daha ucuz bir alternatif. Çalışmaya ilişkin makale MDPI’da yayımlandı.
Yayımlanan makaleye göre sodyum iyon pil teknolojisi, lityum iyon sonrası ortamda hızla gelişiyor. Çalışılan anot malzemelerinin çeşitliliği arasında, elektrokimyasal performansları ve göreceli üretim kolaylığı nedeniyle sert karbonlar gerçekçi adaylar gibi görünüyor. Ancak bir pil lityum iyonları yerine sodyum iyonları kullanıyorsa, katot ve anotta tamamen farklı malzemelerin kullanılması gerekir. Kısa süre önce, Skoltech araştırmacıları olağanüstü özelliklere sahip bir katot malzemesi önerdiler.
Çalışma kapsamında ilk kez, insanlar için tehlikeli ve cilt yanıklarına neden olabilen ancak kısa sürede büyük miktarda yeşil biyokütle üreten oldukça istilacı bir bitki olan Heracleum sosnowskyi’den sert karbonlar elde edildi. MSU-Skoltech ekibi tarafından üretilen sert karbon, diğer ham maddelerden sentezlenen sert karbonlar için bildirilen en iyi sonuçlarla aynı olan %87’lik bir *Coulombic verimliliği sergiledi. Bu özellik, bir malzemenin, pile gerçekten zarar veren istenmeyen geri dönüşü olmayan ikincil süreçlerde boşa harcamadan enerjiyi ne kadar iyi depoladığını yansıtıyor.
Bununla beraber ekip, sert karbon sentezine yönelik üç popüler yaklaşımı test etti. Birincisi, doğrudan karbonizasyon var: oksijensiz bir atmosferde biyokütleyi 1300 santigrat dereceye ısıtmak. Alternatif olarak, karbonizasyondan önce metalik ve diğer safsızlıkları gidermek için biyokütleyi bir asitle işlemden geçirilmesi ki bu yaklaşım, önemli ölçüde daha yüksek bir Coulomb verimliliği ile sonuçlandı. Veya yaban otu biyokütlesini kapalı bir reaktörde suda kaynatmak. Araştırmacılara göre bu çok küçük karbon içeren küreler üretir. Her üç yaklaşım da karşılaştırılabilir enerji depolama kapasitesine yol açarken, önceden safsızlığın giderildiği ısıl işlem en iyi Coulomb verimliliği ile sonuçlandı.
Şarj edilebilir akümülatörlere olan talebin artmaya devam edeceğini belirten makalenin yazarlarından Prof. Artem Abakumov şu bilgileri paylaştı: “ Endüstriyel tesislerde ve yenilenebilir enerji üretiminde mevcut güneş ışığı veya rüzgar enerjisindeki dalgalanmaları dengelemek için kullanılan sabit piller söz konusu olduğunda, sodyum iyon teknolojisi çok umut verici görünmektedir. Bu piller çok daha ucuz olacak ve daha ağır ve hantal olsalar da ilgili uygulamalar için çok fazla sorun olmayacak. “
*Coulombic efficiency, elektronların pillerde aktarıldığı yük verimliliğini tanımlar.