Piller ve Bataryalar

Piller – 103a: Batarya Dünyasında Yeni Buluşlar: Masal mı Gerçek mi?

Masallara bakmadan bir bataryayı batarya yapan nedir öğrenelim.

Piller serisine kaldığımız yerden devam edelim. Son zamanlarda bataryalar toplumu fosil yakıtları bağımlılığından kurtarmak için temiz enerji çözümü olarak giderek daha fazla öne çıkarılıyor. Bu ne kadar asil ve doğru bir amaç olsa da, bataryalar bu günkü yapı ve kapasiteleri ile bu hayati görevi üstlenmek için henüz yeteri olgunlaşmış olmadıkları gerçeğini görmezden gelmemeliyiz. Bataryaların sınırları zorlandıkça bu bize onların zayıf noktalarını daha çabuk gösteriyor.

Bataryalar şu andaki halleri ile, dolması yavaş, sınırlı enerji tutan, kurmalı oyuncak gibi bir süre çalışan, kısa ömre sahip olan, sadece birkaç yüz kere şarj edilebilen ve ömürlerinin sonuna gelindiğinde yok etmesi çok zor olan bir elektrokimyasal güç kaynağı olduklarını bizlere hatırlatıyor.

Sürpriz gelişmelerin neredeyse karşımıza her gün karşımıza çıktığı bir çağda, pillerin teknoloji ve verim açısından olgunlaşması ise nedense çok yavaş yürüyor. Lityum-iyon bataryaların 1991 yılında Sony tarafından piyasaya sürülmesinden bu yana elde edilen iyileştirmeler, mikroelektronikte yapılan büyük ilerlemelere kıyasla cüce kalıyor.

Entegre bir devredeki transistör sayısının iki yılda bir iki katına çıktığı Moore Yasası ile karşılaştırıldığında, Li-ion son yirmi yılda yılda sadece yüzde 8 kapasite kazandı. Bu kapasite büyümesi sonraları yüzde 5’e kadar yavaşladı, ancak tek iyi haber ise üretiminde her yıl için yaklaşık yüzde 8’lik bir maliyet düşüşü oldu.

Günümüzde hala araştırmalar ve bunun karşılığında ilerlemeler kaydediliyor ama geleceğe giden yolda hala engebeler var. Örneğin, 1970’lerde önerilen lityum hava bataryası benzine benzeyen teorik bir özgün enerjiyle çok konuşuldu, ama havadan aldığı oksijen ile çalıştığı için kararlılık ve kullandığı oksijenin saflığı sorunları nedeniyle üzerinde yapılan araştırmalar ertelendi. 1980’lerde piyasaya sürülen ümit verici lityum-metal ise hala yapısında kristalleşme problemleri yaşıyor, bu da elektriksel bir kısa devre olduğunda olası patlama ve ateş alma olaylarına neden oluyor.

Lityum kükürt bataryalar piyasaya çıkmaya yakınlaşmış olabilir, ancak bilim adamları bundan önce kısa olan şarj döngüsü ömrü sorununu halletmeliler. Redoks akışlı pil, harici tanklardan pompaladığı sıvıyı  arka arkaya dizilmiş zarlardan (membranlardan) geçirerek enerji üretiyor. Bu yapı endüstriyel batarya guruplarının yerini almak istiyor ama hala paslanma sorunu çözülmüş değil.

Bütün bunların yanında araştırmalarda bir umut ışığı görünmüyor sayılmaz. Örneğin Li-iyonun anodunu sadece bir atom kalınlığında grafen tabakası ile kaplayarak enerji yoğunluğunu arttırmak. Bu işlemin elde edilen enerjiyi dört katına çıkardığı söyleniyor.

Her gün yenisi ortaya çıkan pil teknolojilerinin piyasaya sürülebilme aşamasına gelmesi ortalama dört yıl sürüyor ama hala var olanların içinde mükemmele eriştik diyebileni yok.

ABD Enerji Depolama Araştırmaları Ortak Merkezi (JCESR) bu konuda herkesten daha iyimser görünüyor. JCESR batarya teknolojisini geliştirmek için ABD ulusal laboratuvarlarından, üniversitelerden ve özel kuruluşlardan en parlak fikirleri toplayarak bir havuz oluşturdu. ABD Enerji Bakanlığı’ndan aldıkları 120 milyon dolarlık bağışla güçlenen JCESR, “beş yıl içinde beş kat daha güçlü ve beş kat daha ucuz” bir batarya geliştirmek istiyor. Buna 5-5-5 Planı diyorlar.

Japon araba üreticisi Toyota da bu batarya yarışında yerini Japon motorlu dokuma tezgahlarının babası sayılan Sakichi Toyoda‘nın adını verdiği Sakichi bataryası ile aldı. Sakichi Toyoda’ya genellikle Japon sanayi devriminin babası denir ve 1925’te bir depolama benzinin yerine geçebilen bataryayı icat edecek olana 1 milyon yen ödül vaat ettiği söylenir. Bu ödülü kazanabilmek için Sakichi pili hem dayanıklı olmalı hem de hızlı şarj edilebilmelidir. Bu arada belirtelim ki Sakichi Toyoda’nın ödülüne talip olan bu güne kadar ortaya çıkmış ta değil.

Tüketiciler genellikle taşınabilir cihazlarda kullandıkları bataryaların veriminden memnun görünüyorlar. Ama iş elektrikli araçlara (EV) geldiğinde böyle bir memnuniyet seviyesine henüz ulaşılmış değil. Nedeni de elektrikli araç bataryalarının daha yüksek güce gereksinim duyması. Uzun vadede bu alandaki başarıyı üretilen bataryanın maliyeti ve dayanıklılığı belirleyecektir.

Bataryaların aynı enerjiyi üretebilecek fosil yakıtlarına göre çok daha ağır olması trenler, uzun yol gemileri ve büyük uçaklar için enerji kaynağı olarak kullanılması şu anda pek mantıklı ve pratik görünmüyor. Çünkü bir uçaktaki tüm motorlar ve yakıtın pillerle değiştirilmesi durumunda, kullanılacak bataryaların ağırlığı nedeni ile uçuş 10 dakikadan az sürecek ve enerji çabucak tükenecektir. Bataryalardan 100 kat daha yüksek net enerji değerine sahip fosil yakıtlarla rekabet etmek şu andaki teknolojilerle çok zor bir iş. Ama buna karşın petrol de, temiz, sessiz, küçük ve bir anahtar hareketiyle hemen devreye giren batarya ile onun gücünün yeterli olduğu alanlarda, asla yarışamaz.

Etiketler
Daha Fazla Göster

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu
Kapalı
Kapalı