Platin yerine demir: Geleceğin bataryaları için yeni bir katalizör geliştirildi

Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'nden bilim insanları, çinko-hava (zinc-air) bataryalarını önemli ölçüde daha verimli ve dayanıklı hale getirebilecek demir bazlı yeni bir katalizör geliştirdiler. Bu tür bataryalar; düşük maliyetleri, yüksek güvenlikleri ve mevcut malzemelerin kullanımı sayesinde lityum-iyon bataryaların en umut verici alternatiflerinden biri olarak kabul ediliyor. Çinko-hava bataryaları, geleneksel güç kaynaklarından farklı olarak elektrik üretmek için ortamdaki hava oksijenini kullanır. Bu gelişmeyi Ixbt.com bildiriyor .

Bu teknolojinin temel sorunu, oksijen indirgeme reaksiyonu için pahalı platin gibi nadir metallerin kullanılması zorunluluğuydu. Japon araştırmacılar bu sınırlamayı aşmak için demir oksit (Fe2O3) kullanmaya karar verdiler. Demir oksit, alkali ortamda kararlı ve çok ucuz bir malzeme olmasına rağmen, hidroksil gruplarını çok güçlü bir şekilde bağladığı için katalizör sürecini yavaşlatıyordu.

Sorunu çözmek için bilim insanları, demir oksidi samaryum oksit (Sm2O3) ile birleştirerek yapay bir heteroyapı arayüzü oluşturdular. Bu yöntem, demir atomları ile hidroksil grupları arasındaki aşırı bağı zayıflatmayı mümkün kıldı. Sonuç olarak reaksiyon engelsiz bir şekilde gerçekleşti ve katalizör, uzun süreli şarj ve deşarj döngülerinden sonra bile yüksek kararlılık sergiledi.

Yeni geliştirme sadece laboratuvar hesaplamalarında değil, gerçek cihazlarda da test edildi. Deneysel çinko-hava hücreleri, bir LED lambayı yakmayı ve hatta bir akıllı telefonu tamamen şarj etmeyi başardı. Tohoku Üniversitesi Profesörü Hao Li'ye göre bu teknoloji, hem geleneksel sıvı hem de modern esnek katı hal bataryalarının verimliliğini artıracak.

Teknoloji endüstriyel ölçekte başarıyla uygulanırsa, bu tür bataryalar giyilebilir elektroniklerden mobil cihazlara, güneş ve rüzgar enerjisi santralleri için büyük enerji depolama sistemlerine kadar çeşitli alanlarda kullanılabilir. Araştırmacılar gelecekte bu yaklaşımı diğer enerji sistemi türlerine de uygulamayı planlıyor.