Avustralya ve Çinlilerden oluşan bir araştırma ekibi, #su ve #organik moleküller kullanarak pilleri daha güvenli ve daha verimli hale getirmenin bir yolunu keşfetti. Bu araştırma sayesinde #güvenli, #verimli ve #toksik etkisi olmayan yeni bir #pil türü yakında günlük hayatımızda yer alabilir.
Güney Avustralya'daki Flinders Üniversitesi ve Çin'deki Zhejiang Sci-Tech Üniversitesi'nden bir grup araştırmacı, tehlikeli maddeler yerine su bazlı elektrolitler kullanan dünyanın ilk sulu alüminyum radikal pilini geliştirdi. Pil, minimum bozulma ile 800 döngü boyunca 1,25 V sabit bir #voltaj çıkışı ve 110 mAh g–1 #kapasite sağlayabilir.
Dr. Zhejiang Bilim-Teknoloji Üniversitesi'nden Kai Zhang, stabil radikallerin elektrokimyasını keşfetmek için Doçent Zhongfan Jia'nın Flinders Üniversitesi'ndeki araştırma laboratuvarı ile birlikte çalıştı. Ortak çalışmaları, en yaygın kullanılan Lewis asit elektroliti Al(Otf)3'e odaklandı ve bir pil testini içeriyordu.
Stabil #radikaller, farklı organik #pil sistemlerinde yaygın olarak kullanılan organik moleküllerdir. Elektrolitlerdeki (elektro)kimyasal reaksiyonlarının anlaşılmaması nedeniyle daha önce alüminyum-iyon pillerde (AIB'ler) hiç uygulanmamıştır.
Araştırmacılar, #TEMPO adı verilen kararlı bir radikalin, radikal alüminyum pillerin oluşumunu sağlayan bir Lewis asidinin varlığında geri dönüşümlü orantısızlığa maruzabileceğini keşfettiler.
Profesör Jia, çoğu pilin tehlikeli maddeler içerdiğini ve çöplüklere atıldığında veya başka bir yere atıldığında çevreyi kirletebileceğini söyledi. #Kurşun, #kadmiyum ve #civa gibi malzemelerin insanları ve hayvanları zehirleyebileceğini, toprakları ve suyu kirletebileceğini ve uzun süre çevrede kaldıklarını söyledi.
Su Bazlı Elektrolitler
Pillerinin, yangına dayanıklı ve hava dayanıklı su bazlı elektrolitler kullandığını, bu da onu güvenli ve sürdürülebilir hale getirdiğini söyledi. Ayrıca, çevresel etkiyi azaltmak için soft-pack piller için #biyolojik olarak parçalanabilir malzemeler kullandıklarını söyledi.
Profesör Jia, alüminyum iyon pillerin, tüketici elektroniği, elektrikli araçlar ve yenilenebilir enerji depolama sistemlerinde yaygın olarak kullanılan lityum iyon pillere #alternatif olarak büyük bir potansiyele sahip olduğunu söyledi.
Alüminyum-iyon pillerin yerkabuğunun bol miktarda elementini kullandığını ve lityum-iyon pillerden çok daha yüksek enerji yoğunluğu sağladığını söyledi. Bununla birlikte, mevcut AIB'ler için en büyük zorluklardan birinin, düşük #katot verimliliğine sahip AIB'lere yol açan Al3+ iyon komplekslerinin yavaş hareketi olduğunu söyledi. Organik konjuge polimerlerin, AIB'lerin iyon taşıma sorununu ele alması için ortaya çıkan katotlar olduğunu, ancak pil voltajı çıkış performanslarının düşük kaldığını söyledi.
Yeni alüminyum radikal pil tasarımlarının, yüksek voltaj çıkışı ve mükemmel döngü kararlılığı ile yüksek bir kapasite elde edebilecek katotlar olarak kararlı radikaller kullanarak bu sorunu çözdüğünü söyledi.
Araştırmacılar, pil performansını daha da optimize etmeyi ve gelecekte ticarileştirme için üretimi artırmayı umuyorlar.
Araştırma, Amerikan Kimya Derneği'nin amiral dergisi olan prestijli Journal of American Chemistry'de yayınlandı.