Bilim adamları, atmosferdeki CO2 miktarını düşürmeye yardımcı olacak yeni fırsatlar bulmak için çabalıyorlar, böylece küresel ısınmanın önüne geçmeyi amaçlıyorlar. Bilim insanları ve araştırmacılar yıllardır bir lityum-karbondioksit bataryası yapmanın yollarını arıyorlardı, çünkü bu bataryalar, geleneksel lityum-iyon bataryalarından 7 kat daha büyük bir enerji yoğunluğuna sahip olacaktı.

Advanced Materials dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir makalede, Şikago’daki Illinois Üniversitesi’nden araştırmacılar, tam olarak şarj edilebilir lityum-karbondioksit pillerinin tasarlandığını duyurdular. Ayrıca, bir lityum karbon dioksit bataryasını ilk kez başarıyla test ettiler. Pil prototipinde 500 kez şarj / deşarj döngüsü bulunmaktadır.

Şikago’daki Illinois Üniversitesi’ndeki (UIC) bilim insanları, ümit verici teknolojinin önündeki iki büyük engelin üstesinden gelen, tamamen şarj edilebilir ve 500 döngü boyunca sabit kalan bir lityum-karbon dioksit pil tasarladılar.

Lityum-CO2, UIC’e göre bugünün lityum-iyon pillerinden yedi kat daha yüksek performans ve enerji yoğunluğu potansiyeline sahip olduğu bilinen birkaç pil teknolojisi arasında yer almaktadır. Ancak yinelenen döngüyle stabiliteyi sürdürmenin sıkıntılı olduğu kanıtlanmıştır.

UIC grubu, problemi çözmenin bir yolunu buldu ve 500 döngü üzerinde kararlılık ve kapasite sağlayan bir lityum-CO2 pil duyurdu. Cihaz, Advanced Materials ‘de yayınlanan, Ömür Boyu Lityum-CO2 Pilli ve Karbon adlı makalede açıklanmıştır.

Karbon Birikmesi

Bu tür bataryalarla ilgili yaygın bir sorun mevcuttu, bu sorun cihazın depolama alanı boşalırken katalizör üzerindeki karbon birikmesiydi. Bu sorun da en sonunda arızaya yol açıyordu. Fakat araştırmacılar karbon birikmesi sorununun üstesinden gelmeyi başardılar. UIC Mühendislik Fakültesi lisansüstü öğrencisi Alireza Ahmadiparidari karbon birikmesi hakkında şunları söyledi; “Karbon birikimi, sadece katalizörün aktif bölgelerini engellemekle kalmaz, karbondioksit difüzyonunu da önler, ayrıca elektrolit ayrışımını yüklü bir durumda tetikler”.

Kullanılan Malzemeler

Bu problemin üstesinden gelmek için Amin Salehi-Khojin liderliğindeki araştırma, deneysel karbondioksit pilinde yeni malzemeler kullandı.

Molibden disülfit, bir karbonatın döngü işlemine dahil edilmesine yardımcı olmak için bir hibrid elektrolitle birleştirilmiş bir katot katalizörü olarak kullanıldı. Spesifik olarak, malzemelerin kombinasyonu ayrı ürünlerden ziyade birçok ürünün bileşeninden oluşur. Bu sayede pilin geri dönüşümü daha verimli olur ve performansına zarar veren birikim önlenir.

UIC Makine ve Endüstri Mühendisliği profesörü Amin Salehi-Khojin Salehi-Khojin, “Eşsiz malzeme kombinasyonumuz, ilk karbon lityum-karbondioksit bataryasının daha verimli ve uzun süreli dolum ömrüne sahip olmasına yardımcı olur, bu da bataryanın gelişmiş enerji depolama sistemlerinde kullanılmasını sağlayacaktır” diyor.

Günümüzde bilim dünyasında, bilgisayar modelleme genellikle araştırma sürecinin önemli bir parçasıdır. Dr. Larry Curtiss ve Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki ortakları teorik hesaplamalar için ve bataryanın tersinir şekilde çalıştırılmasına yarayan bir mekanizma belirlemek için bigisayar modelleme yöntemini kullanılmışlardır.

Proje makalesi, bataryanın tersinir çalışmasını tanımlamak için teorik hesaplamalara dayanırken, grup projenin önemine güveniyor gibi görünüyor.

Gelecekte, karbon yakalama teknolojileri sayesinde atmosferden karbondioksit uzaklaştırarak büyük ticari fırsatların elde edilmesi kuvvetle muhtemeldir.