Enerji Depolamada Devrim Yaratacak Buluş

Avustralyalı bilim adamları, batarya kadar uzun ömürlü, küçültülmüş boyutlarda süper kapasitör (kondansatör) üretmenin önünü açacak önemli bir mühendislik başarısına imza attı.

Profesör Dan Li başkanlığındaki Monash Üniversitesi'nden bilim adamlarının geliştirdiği yeni, süper kapasitör üretme stratejisi, bilim dünyasını yeni nesil enerji depolama teknolojisine yaklaştırdı.

Yeni geliştirilen strateji sayesinde süper kapasitörler artık, yenilenebilir enerji depolamadan, taşınabilir elektronik donanımı ve elektrikli araç üretimine kadar çok geniş bir kullanım alanına kavuşabilecek.

Elektronik ve elektrik devrelerinin son derece yararlı bir unsuru olan süper kapasitörler, normal kapasitörlere göre  2-3 kat daha fazla enerji depolanma kapasitesine sahip bulunuyor. Neredeyse sınırsız bir ömre sahip olmaları ve saniyeler içinde yeniden şarj edilebilmeleri bu cihazların en önemli özelliğini oluşturuyor.

Buna karşılık enerji yoğunluklarının (hacim başına elektrik enerjisi depolama) düşük olması, bu cihazların, ya boyutlarının kendilerini kullanışsız kılacak kadar büyümesi  ya da sıklıkla yeniden şarj edilmeye ihtiyaç duyulması sorununu ortaya çıkarıyor. Bu, normalde 5-8 wh/litrelik enerji yoğunluğuna sahip süper kapasitörlerin normal bataryalar karşısındaki en büyük dezavantajını oluşturuyor.

Ancak yeni üretim stratejisiyle bu sorunu aşan Li başkanlığındaki bilim ekibinin ürettiği, 60wh/litre ile  normal süper kapasitörlere göre 12 kat daha büyük enerji yoğunluğuna sahip grafen tabanlı yeni süper kapasitör, bu cihazların piyasada kullanılan kurşun-asitli bataryalarla kıyaslanabilir hale getirilebileceğini ortaya koydu.

Yeni üretim stratejisiyle geliştirilen grafen tabanlı süper kapasitör Science dergisinin dünkü sayısında bilim dünyasına tanıtıldı.

Fark nerede?

Süper kapasitörler normalde elektrik yükünü iletmek için sıvı elektrolite doyurulmuş gözenekli karbondan üretiliyor.

Li başkanlığındaki bilim ekibi, süper kapasitörde kullandıkları eşsiz özellikleri olan elektrodu yapmak için daha önce kendileri tarafından üretilmiş, grafenden yapılan, uyarlanabilir, jel biçimindeki zardan yararlandı. Grafen tabakalar arasındaki nanometre (metrenin milyarda biri) altı inceliğindeki araları kontol edebilmek için, bilinen süper kapasitörlerden genellikle geçirgen olarak kullanılan sıvı elektrolitleri kullanan bilim adamları, bu şekilde sıvı elektrolitlerin hem grafen tabakalar arasındaki çok ince boyuttaki arayı  korumasını hem de elektrik iletmesini sağladı.

Normal süper kapasitörlerdeki, tabakalar arasındaki arayı gereksiz ölçüde büyüten sert gözenekli karbon yerine, yeni süper kapasitörde kullanılan grafen jelden oluşan zar, elekrotta gözeneklilikten taviz verilmeden, enerji yoğunluğunun azami seviyeye çıkarılmasını sağladı.

Grafen tabanlı süper kapasitördeki malzemeyi bilinen kağıt yapma yöntemiyle ürettiklerini anlatan araştırmacılar, bunun, bu işlemi kolaylaştırdığını  ve maliyetini de etkin bir ölçüde sanayi kullanımına elverişli hale getirdiğine dikkati çekti.

Ürettikleri işlevi artırılmış grafen malzemenin, daha önce elde edilenlerin bir adım ötesinde olduğunu belirten Li, bu maddenin neredeyse laboratuvar aşamasından çıkıp ticari geliştirme safhasında olduğunun altını çizdi.