Pil Teknolojisinde Kum Saati Konsepti!

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) araştırmacılar düşük maliyetli basit bir akışkan batarya tasarımı geliştirdi. Yöntem özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarında (örneğin rüzgâr ve güneş enerjisi) ortaya çıkan kesintisiz enerji elde etme sorununa çözüm olabilir.

Akışkan batarya teknolojisi enerjiyi elektrokimyasal olarak depolamaya imkân sağlayan bir yöntem. Bu teknolojinin klasik batarya teknolojilerinden farkı elektrokimyasal tepkimenin meydana geldiği artı ve eksi yüklü elektrotların katı değil sıvı halde olması.

Akışkan bataryalarda sıvı elektrolit çözeltileri birbirinden ayrı tanklarda depolanır. Daha sonra bu çözeltiler elektrokimyasal tepkimenin gerçekleştiği hücreye pompalanır. Hücre içindeki çözeltiler, iyonları geçirebilen bir membran (zar) ile ayrılmıştır. Yükseltgenme tepkimesinin meydana geldiği çözelti anot, indirgenme tepkimesinin meydana geldiği çözelti ise katot olarak görev yapar. Akışkan bataryaların klasik bataryalara göre en önemli avantajı, enerjinin depolandığı ve gücün üretildiği bölümlerin birbirinden ayrı olması nedeniyle, çok büyük ölçekte üretilebilmeleridir. Bu nedenle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı santrallerde enerji depolamak amacıyla kullanılabilirler.

Akışkan bataryalarla ilgili en büyük sorun ise enerji yoğunluklarının, yani birim miktarda (kütle ya da hacim) depolanan enerjinin düşük olmasıdır. 2011 yılında yayımlanan bir araştırmada bilim insanları, akışkan bataryalardaki düşük enerji yoğunluğu sorununu çözmek için, lityum-iyon bataryalarda kullanılan kimyasal bileşiklerden oluşan bir akışkan batarya sistemi geliştirdi. Bu sistemde enerjinin depolandığı çözeltiler, katı parçacıklar içeren bir süspansiyondan oluşuyordu.

Araştırmacılar ise bu yöntemi kullanarak daha düşük maliyetli basit bir akışkan batarya tasarımı geliştirdi. Bu sistemde çözeltiler, depolandıkları tanktan elektrokimyasal tepkimenin gerçekleştiği bölüme yer çekimi etkisiyle taşınıyor. Sistem kum saatlerindekine benzer şekilde çalışıyor.

Dikdörtgen bir pencere çerçevesine benzeyen tasarımda elektrokimyasal tepkimenin gerçekleştiği bölüm merkezde yer alıyor. Cihazın eğim açısı değiştirilerek çözeltilerin akış hızı dolayısıyla da sistemin verimliliği kontrol edilebiliyor.

Kaynak: Energy and Environmental Science / Advanced Energy