CO2 soluyan piller gerçeğe daha yakın

Enerji

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 21/05/2025

Malzemenin sentezinin (CPM) çizimi ve yapısını gösteren mikrograflar. [Görsel: Mahsa Masoudi ve diğerleri. - 10.1002/advs.202502553]

CO2 soluyan piller

Lityum-hava pillerinin yapımının teknik olarak mümkün olduğunun keşfedilmesinden bu yana, çok sayıda araştırma grubu bu "nefes alan pilleri" uygulanabilir kılmak için yoğun bir şekilde çalışmaktadır.

İngiltere'deki Surrey Üniversitesi'nden Mahsa Masoudi ve meslektaşları, yalnızca mevcut pillerden daha fazla enerji depolamakla kalmayıp aynı zamanda sera gazı emisyonlarıyla mücadeleye de yardımcı olabilecek yeşil piller konusunda çığır açan bir gelişme kaydettiler. Lityum- _CO2 piller atmosferdeki karbondioksiti yakalarken enerji açığa çıkarıyor ve bir gün mevcut lityum-iyon pillerden daha iyi performans gösterebilecek daha yeşil bir alternatif sunuyor.

Lityum- _CO2 pillerinin prototipleri ortaya çıktı; ancak bunlar verimlilik sorunlarıyla karşı karşıya, çabuk yıpranıyor, platin gibi nadir ve pahalı malzemelere dayanıyor ve en kötüsü de şarj edilemiyor.

Masoudi, sezyum fosfomolibdat (CPM) adı verilen düşük maliyetli bir katalizör kullanarak tüm bu sorunların üstesinden gelmenin bir yolunu buldu. Bilgisayar modellemesi ve laboratuvar deneyleri kullanan ekip, bu basit değişikliğin pilin önemli ölçüde daha fazla enerji depolamasına, çok daha düşük voltajda şarj olmasına ve 100'den fazla döngü boyunca çalışmasına olanak tanıdığını buldu.

"Bu pillerle ilgili en büyük zorluklardan biri 'aşırı potansiyel' denen şeydir - reaksiyonu tetiklemek için gereken ekstra enerji. Bunu, yavaşlamadan önce bir tepeye tırmanmaya benzetebilirsiniz. Gösterdiğimiz şey, CPM'nin bu tepeyi düzleştirdiği, yani pilin her şarj ve deşarjda çok daha az enerji kaybettiğidir," diyor Profesör Siddharth Gadkari.

Pilin çalışmasını sağlayan reaksiyonun katalitik yolu. [Görsel: Mahsa Masoudi ve diğerleri. - 10.1002/advs.202502553]

Umut verici

Pilin bu kadar iyi çalıştığını gören ekip, sırlarını ortaya çıkarmak için onu parçalarına ayırmak zorunda kaldı.

Otopsi testleri, pilin _CO2'yi emmesi sonucu oluşan bileşik olan lityum karbonatın güvenilir bir şekilde biriktirilebildiğini ve uzaklaştırılabildiğini ortaya koydu. Bu, pil ömrünü artırmak için önemli bir özellik.

Araştırmacılar daha sonra, kimyasal reaksiyonların malzemenin yüzeyinde nasıl gerçekleştiğini keşfetmelerine olanak tanıyan yoğunluk fonksiyonel teorisini (DFT) kullanan hesaplamalı modellemeye yöneldiler. Sonuçlar, CPM'nin kararlı, gözenekli yapısının enerji depolama için gerekli kimyasal reaksiyonlar için ideal bir yüzey sağladığını gösterdi.

"Bu keşifte heyecan verici olan şey, sağlam performansı basitlikle birleştirmesidir. Uygun fiyatlı ve ölçeklenebilir malzemeler kullanarak, nadir toprak metallerine ihtiyaç duymadan verimli lityum- _CO2 pilleri üretmenin mümkün olduğunu gösterdik. Bulgularımız ayrıca gelecekte daha iyi katalizörlerin geliştirilmesinin önünü açıyor," dedi Gadkari.

Her ne kadar 100 şarj-deşarj döngüsü ticarileştirme için yeterli olmasa da, elde edilen sonuçlar daha iyi, düşük maliyetli ve üretimi kolay malzemelerin geliştirilmesi için yeni kapılar açıyor. Bu katalizörlerin elektrotlar ve elektrolitlerle nasıl etkileşime girdiğine dair daha fazla araştırma yapıldıkça, lityum- _CO2 pilleri temiz enerjiyi depolamanın pratik bir yolu haline gelebilir ve atmosferdeki karbonu azaltmaya yardımcı olabilir.

Diğer haberler:

Daha fazla konu