Sodyum iyon bataryalarda yeni keşif: Hem daha fazla enerji depoluyor hem de suyu arıtıyor

Mühendisler on yıllardır suyun batarya malzemelerine zarar verdiğini düşünerek, materyallerden suyu uzaklaştırmak için büyük çabalar harcıyordu. Ancak TechSpot'ta yer alan habere göre, bu uzun süredir kabul gören kuralı tamamen tersine çeviren yeni bir keşfe imza atıldı.

Surrey Üniversitesi araştırmacıları, kristal yapısında doğal olarak su barındıran katmanlı sodyum tabanlı bir malzeme olan nanoyapılı sodyum vanadat hidrat (NVOH) adlı bir bileşik keşfetti. Geleneksel olarak araştırmacılar, malzemenin stabilitesini zayıflattığını varsayarak suyu buharlaştırmak için bu tür bileşiklere ısıl işlem uyguluyorlardı. Ancak ekip, bunun tam tersini yaptı. Sonuç olarak hidratlı malzeme, enerji depolama ve şarj performansını önemli ölçüde artırdı.

Journal of Materials Chemistry A dergisinde yayımlanan çalışma, NVOH'nin geleneksel sodyum-iyon katotlara kıyasla neredeyse iki kat daha fazla şarj depolayabildiğini gösteriyor. Laboratuvar testlerinde bu malzeme, mükemmel yapısal stabiliteyi korurken 400'den fazla şarj döngüsü boyunca güçlü bir enerji tutulumu sağladı. En dikkat çekici olanı ise susuz bırakılmış muadiline göre daha hızlı şarj olması ve daha yüksek kapasiteye ulaşması oldu.

Araştırmanın baş yazarı Surrey Üniversitesi'nden Dr. Daniel Commandeur, Science Daily'e verdiği demeçte, "Sonuçlarımız tamamen beklenmedikti" ifadelerini kullandı.

Çalışma ayrıca şaşırtıcı bir yeteneği daha ortaya çıkardı. Tuzlu suda çalıştırıldığında, sodyum vanadat hidrat sadece etkili bir şekilde çalışmaya devam etmekle kalmadı, aynı zamanda çözeltideki sodyum iyonlarının uzaklaştırılmasına da yardımcı oldu. Aynı anda bir grafit elektrotun da klorür iyonlarını uzaklaştırdığı ve böylece pili çalıştırırken suyu arıtan bir elektrokimyasal tuzdan arındırma (desalinasyon) etkisi yarattığı belirtildi.

Bu keşif, sodyum iyon pillerinin sadece enerji depolamaktan daha fazlasını yapabileceğini, aynı zamanda sudan tuzu uzaklaştırmaya da yardımcı olabileceğini gösteriyor. Dr. Commandeur da bu durumun uzun vadede, deniz suyunu tamamen güvenli ve ücretsiz bir elektrolit olarak kullanan ve aynı zamanda tatlı su üreten sistemler tasarlanabileceği anlamına geldiğini ifade etti.

Surrey Üniversitesi'nin karmaşık ısıl işlemler yerine suyu kullanan bu basit yaklaşımının üretim maliyetlerini ve çevresel etkiyi azaltabileceği belirtiliyor. Lityumun aksine dünya çapında bol, ucuz ve erişilebilir olan sodyumun; şebeke depolama ve yenilenebilir entegrasyon gibi büyük ölçekli uygulamalar için güçlü bir aday olacağı vurgulanıyor.