Enerji depolama teknolojilerinde yıllardır kabul gören “tamamen kuru malzeme” yaklaşımı, yeni bir bilimsel çalışmayla yeniden tartışmaya açıldı. Donanım ve Teknoloji Editörü İlkcan Girgin’in aktardığı bilgilere göre, İngiltere merkezli University of Surrey araştırmacıları sodyum-iyon pillerde suyun uzaklaştırılması yerine korunmasının performansı belirgin biçimde artırdığını ortaya koydu. Uzun süredir elektrot malzemelerinin kristal yapısında bulunan su moleküllerinin kararlılığı zayıflattığı düşünülüyor ve bu nedenle ısıl işlemle kurutma yöntemi tercih ediliyordu. Ancak Surrey Üniversitesi ekibi, bu varsayımı deneysel olarak test etti ve farklı bir tabloyla karşılaştı.
Araştırmacılar, kristal yapısında doğal olarak su molekülleri barındıran nanoyapılı sodyum vanadat hidrat (NVOH) malzemesine odaklandı. Geleneksel kurutma yönteminin aksine, hidratlı yapı korunarak gerçekleştirilen deneylerde malzemenin enerji depolama kapasitesinin ciddi ölçüde yükseldiği belirlendi. Çalışma sonuçları Journal of Materials Chemistry A dergisinde yayımlandı. Verilere göre NVOH, klasik sodyum-iyon katotlara kıyasla neredeyse iki kat daha fazla yük depolayabiliyor. Laboratuvar testlerinde 400’den fazla şarj-deşarj döngüsü boyunca kapasitenin yüksek seviyede korunduğu ve yapısal bütünlüğün stabil kaldığı gözlemlendi. Ayrıca hidratlı versiyonun, kurutulmuş eşdeğerine göre daha hızlı şarj olduğu ve daha yüksek enerji yoğunluğuna ulaştığı tespit edildi.
Bu performans artışının temelinde iyon hareketliliği yer alıyor. Kristal yapıdaki su molekülleri, sodyum iyonlarının katmanlar arasında daha rahat hareket etmesine imkân tanıyor. Böylece reaksiyon kinetiği hızlanıyor ve enerji yoğunluğu artıyor. Araştırma, suyun doğru tasarım içinde bir dezavantaj değil, aksine avantaj olabileceğini gösteriyor. Çalışma kapsamında sistem tuzlu su ortamında da test edildi. Deneylerde katodun çözeltiden sodyum iyonlarını çekmeye devam ettiği, grafit elektrodun ise klorür iyonlarını uzaklaştırdığı görüldü. Bu durum, pil çalışırken eş zamanlı bir elektrokimyasal tuz giderme sürecinin mümkün olabileceğini ortaya koydu.
Ortaya çıkan çift işlevli yapı, sodyum-iyon pillerin yalnızca lityum-iyon hücrelere maliyet avantajı sunan bir alternatif olmasının ötesine geçebileceğini gösteriyor. Enerji depolama ile su arıtımını birleştiren bu yaklaşımın, özellikle şebeke ölçekli sistemlerde ve su kıtlığı yaşayan bölgelerde yeni uygulamalara kapı aralayabileceği değerlendiriliyor. Sonuç olarak araştırma, batarya tasarımında köklü bir bakış açısı değişimini gündeme taşıyor. Sodyum-iyon teknolojisinin gelişiminde hidratlı yapıların daha fazla dikkate alınması gerektiği yönündeki görüşler güç kazanırken, malzeme mühendisliğinde farklı bir tasarım anlayışının önümüzdeki dönemde daha fazla konuşulması bekleniyor. (Kaynak: donanımhaber)
