Small mecmuasında yayımlanan yeni bir çalışmaya nazaran, University of California, Los Angeles mühendislerinin de yer aldığı grup, saniyeler içinde şarj olabilen ve 12 binin üzerinde döngüye dayanabilen bir prototip geliştirdi. Bu da günlük kullanımda 30 yılı aşan bir ömre karşılık geliyor.

OTOMOBİLDEN GÜNEŞ TARLASINA

1900’lerin başında ABD yollarında elektrikli ve hibrit araçlar, benzinlilerden daha yaygındı. Edison 1901’de otomotiv için kurşun-asit batarya patenti aldı; lakin yüksek maliyet ve yaklaşık 50 kilometrelik menzil, içten yanmalı motor karşısında geride kalmasına neden oldu. Nikel-demir konsepti ise rafa kalktı.

Bugün takım, bu kimyayı ulaşımdan çok altyapı tesisleri için daha uygun görüyor. Lityum-iyon bataryalar hâlâ güç yoğunluğunda önde; ancak nikel-demir yaklaşımı, süratli şarj, uzun ömür ve yüksek güç çıkışıyla bilhassa güneş tarlaları için dikkat cazibeli.

KEMİKTEN İLHAM

Çalışmanın ortak müelliflerinden Maher El-Kady ve gereç bilimci Ric Kaner, ilhamı element kimyası ile iskelet biyolojisinden aldı. Omurgalı kemikleri ve kabuklar, makul proteinleri iskelet olarak kullanıp kalsiyum bileşikleri gerçek düzenle yerleştirerek hem sağlam hem esnek yapı oluşturur.

Ekip, kalsiyum yerine nikel ve demir kullanarak benzeri bir “yapı rehberliği” kurdu. Sığır sürece yan eserlerinden elde edilen proteinler, tek atom kalınlığında karbon-oksijen katmanı olan grafen oksitle birleştirildi. Beş nanometrenin altında genişliğe sahip metal kümeleri, protein yapının içine yerleştirildi.

YÜZEY ALANI FARKI

Grafen oksitteki oksijen olağanda yalıtkan üzere davranır ve batarya performansını düşürür. Araştırmacılar yapıyı çok ısıtılmış suya koyarak oksijeni uzaklaştırdı; proteinler karbonlaştı ve metal kümeleri daha da sabitlendi. Ortaya hacmin yaklaşık yüzde 99’u hava olan bir aerojel çıktı.

Burada devreye yüzey alanı giriyor. Parçacıklar nanometre ölçeğine indikçe yüzey dramatik biçimde artıyor. Bu sayede atomların büyük kısmı tepkiye katılabiliyor; şarj ve deşarj çok daha süratli gerçekleşiyor.

LİTYUMA ALTERNATİF Mİ?

Bu nikel-demir aerojel batarya, depolama kapasitesinde lityum-iyon düzeyine ulaşmış değil; bu nedenle elektrikli araçlar için uygun görünmüyor. Lakin güneş gücü santrallerinde gündüz oluşan fazla elektriği süratle depolayıp gece şebekeye aktarma üzere senaryolarda güçlü bir aday olabilir. Güç ağır bilgi merkezleri için yedek güç tahlili olarak da potansiyel taşıyor.

En dikkat cazibeli taraflarından biri ise az toprak elementlerine bağımlı olmaması. Araştırmacılara nazaran süreç, yaygın hammaddeler ve görece düşük sıcaklık adımlarıyla yürütülebiliyor.