Günümüzde çabucak her aygıtta şarj edilebilir pilleri görebilirsiniz. Fakat bu piller pek çok sefer şarj olsalar da, kullanım ömürleri sonsuz değildir ve giderek düşer Yeni bir çalışma, tam da bunun sebebine ışık tutuyor.
Dizüstü bilgisayarlar, tabletler ve cep telefonları üzere günlük kullanımda olan birden fazla aygıt şarj edilebilir pillere bağımlıdır. Bir lityum iyon pilin içinde, iki elektrot (anot ve katot) lityum iyonlarını depolar. Pilin içindeki bir elektrolit, iyonların anottan katoda hareket etmesini sağlar. Bu hareket, yük oluşturan elektronların salınmasına yol açan bir kimyasal zincir başlatır.
Ancak bir Stanford Üniversitesi’nin takımının yeni araştırması, lityum iyonlarıyla birlikte katoda hakikat hareket eden bazı istenmeyen maddelerin de bulunduğunu öneriyor. Araştırma, hidrojen protonları ve elektronlarının da elektrolit içindeki moleküllerden koptuğunu ve vakit içerisinde katotta birikerek lityum iyonlarının yükü verimli bir biçimde iletememesine sebep olduğunu söylüyor. Bu birikme de, pillerin güç depolama yeteneğini azaltıyor.
Bir dizi kimyasal tepki bu hidrojen sızıntısının daima olarak devam etmesini sağlıyor. Stanford Üniversitesi’nde fizikçi ve kimyager olan Gang Wan, Science News ile yaptığı görüşmede, pillerin kullanılmadıkları vakitlerde bile güç kaybettiğini belirtti. Wan ve takımının, takibi güç olan hidrojeni belirleyerek pillerdeki güç kaybı sürecinde oynadığı rolü bulmak maksadıyla hidrojen yerine daha büyük bir sürümü olan döteryumu kullanması gerekti. Döteryum, hidrojenin tek protonuna ek olarak bir de nötronu olan bir hidrojen izotopudur.
Döteryumu pilin içindeki hareketini takip ettiler
Ekip, kütle spektrometrisi ve X-ışını görüntüleme tahlil tekniğini kullanarak, döteryumu pilin içindeki hareketini takip etti ve hidrojenin pil şarjının azalmasındaki temel tesirlerini buldu.
Çalışma, tahminen de daha kıymetli bir formda, bu sızan hidrojen moleküllerini üreten istenmeyen kimyasal değişiklikleri hedefleyerek pilleri güzelleştirmenin bir yolu olabileceğini gösteriyor. Fakat, pil tasarımcılarının daha güçlü piller üretme eforları sırasında katotların hidrojeni çekme yeteneğini arttırarak pil ömrünün kısalmasına sebep olmuş olabileceklerini de öneriyor ve kimi tasarım değişikliklerinin yapılmasının gerekebileceğini gösteriyor.
Elbette, bu çeşit çalışmalarda her vakit olduğu üzere, sorunun piller genelinde ne kadar yaygın olduğunun belirlenmesi için çok daha fazla araştırma yapılması gerekecek. Şayet bu sorun düşünüldüğü kadar geniş çaplıysa, pil dizaynlarında yapılacak gelişmeler yalnızca cihazlarımızı daha uzun mühlet kullanabilmemiz manasına gelmeyecek, birebir vakitte pil üretimi için sonlu maden kaynaklarının da daha verimli kullanılabilmesini sağlayacak.
Çalışma Science mecmuasında yayınlandı.
