Bilim - Teknoloji - İnovasyon

Çimentodan batarya üretilebilecek

Çimento batarya teknolojisi

İSVEÇ’İN Göteborg kentindeki Chalmers Teknik Üniversitesi, çimentodan batarya yapılabileceğini ispatladı. Hem de yeniden şarj edilebilir bir batarya. Oturduğunuz 20 katlı beton binanız, dev bir batarya gibi size stoklanmış enerji sunabilecek. Önderliğini Profesör Luping Tang ile Doktor Emma Zhang’ın yaptığı araştırma grubu, dört yıllık bir çalışmanın ardından çimento bazlı, yeniden doldurulabilir batarya yapmanın mümkün olduğunu, hazırladıkları makalede açıkladı. Buna göre yeni yapılacak betonarme binalarda, çimento karışımının içine metal kaplı karbon elyafı gömülecek. Artı kutup için demir, eksi kutup için nikel kullanılacak.

GELECEK İÇİN BİR UMUT

Çimento batarya teknolojisi, elbette ki halen emekleme çağında. Çok düşük bir performans sergilendiği kabul ediliyor. Ama bu bir başlangıç. Cep telefonları, icat edildikten 12 yıl sonra piyasaya sürülebilir hale gelmişti. İlk modellerinde 20 dakikalık konuşmadan sonra batarya tükeniyordu. Şimdi bu rakamlara gülüyoruz. Çimento pillerin de gelişmesi için zamana ihtiyaç var. Çimento pillerin her metrekarede 7 wat/saatlik güç üreteceği belirtiliyor. Zaten bu, bir pil. Binanın elektrik ihtiyacını karşılayacak bir kaynak değil.


Bu buluş, çimento harcının, demir çubuklarla desteklendiği kolonlara dökülmesinden bu yana bilim insanlarının kafasını kurcalıyordu. Farklı metal çubuklar kullanılarak çimento harcının önemsiz derecede elektrik ürettiği biliniyordu. Yeni buluş, yaklaşık 50 yıl önce yapılan deneyde elde edilen enerjiden on kat daha fazla. Bu, gelecek için bir umut vermiyor mu?

Teorik olarak bina, ne kadar çok katlı yapılırsa, verdiği enerji de o kadar çok olacak. Emma Zhang, buluş için şu yorumu yapıyor:

“Henüz başlangıç aşamasında olduğumuzu söyleyebilirim. Buluşun ticari bir hale gelebilmesi için bazı teknik sorunların çözülmesi gerekiyor. Bataryanın ömrünün uzatılması, inşaat yöntemlerinin bu buluşa göre ayarlanması, inşaat şirketlerinin bu yöntemin işe yarar olduğuna kanaat getirmesi şart. Çimento, bütün dünyada en yaygın olarak kullanılan malzeme. Betondan binaların, 50 ile 100 yıl arası bir ömrü bulunuyor. Her şey, maliyet/yarar dengesine bağlı.”

PİL BAĞIMLISIYIZ

Araştırmacılar umutlu. Profesör Luping Tang da, “Buluşumuzun, gelecekteki inşaat materyallerine ve inşa yöntemlerine uyum sağlayacağı konusunda ikna olmuş durumdayız. Enerjinin her geçen gün önem kazandığı bir dünyada, insanlar böyle binalarda oturmak için fazladan birkaç on bin dolar vermeye razı olacaklardır” diyor.

Eskiden sadece portatif radyomuz için kalem piller alırdık. Belki çocuğumuza aldığımız elektrikli bir oyuncak için de uygun pil arayışımız olurdu. Artık piller, bütün yaşamımıza egemen hale geldi. Dijital kol ve masa saatlerinden uzaktan kumandalara, cep telefonundan elektrikli otomobillere, kalp pillerinden işitme cihazlarına, uydulardan drone’lara, fotoğraf makinelerinden video kameralara kadar her alanda pile/bataryaya ihtiyaç duyuyoruz. Hiç olmazsa yeniden şarj edilebilir pillerimize yaşadığımız binalar katkı sağlasın.

Bataryaların inanılmaz dünyası

• İlk pil, 2 bin 200 yıl öncesine kadar uzanıyor. 1938’de Irak’ta yapılan arkeolojik kazılarda, bakır bir muhafaza içinde 12 cm uzunluğunda demir çubuklar bulundu. Bu, bir pildi. İki | volt kadar enerji verdiği tahmin ediliyor. Ortadoğu’daki eski medeniyetlerde ve Eski Mısır’da da pil kullanılıyordu. Altın kaplama işinde ideal yardımcıydı.

• İlk kullanışlı pili 1798’de, İtalyan fizikçi Alessandro Volta (1745-1827] yaptı. Volta, kurbağa bacağında deneyler yürüterek pilini geliştirdi. Mucitler, icatlarının duyurulması için çevresi geniş insanlara para verirdi. Volta da öyle yaptı ama pilin kullanım alanı pek yoktu.

• ABD’li bilim insanı, siyasetçi, diplomat ve yazar Benjamin Franklin (1706-1790], pillerin bir araya getirilmiş görüntüsünü, askerin top bataryalarına benzetti ve pil grubuna da “batarya” adını verdi.

• Günümüzün şarj edilebilir pillerini 1849’da Fransız fizikçi Gaston Plante (1834-1889] icat etti. Aslında 1836’da İngiliz kimyacıların çalışmalarından esinlenmişti. Kurşun ve asitten oluşan batarya, bugün otomobil i akülerinde hala kullanılıyor.

• 1880’li yıllarda demir gövdeli gemiler yaygınlaştı. Ancak gemiler, ek yerlerinden dağılıyordu. Sonunda anlaşıldı ki farklı metal kaplamalar, farklı perçinlerle tutturuluyor, deniz suyunun tuzu da gemiyi koca bir pil haline getiriyordu. Bunun anlamı, metallerin erozyona uğraması, çürüyüp dağılmasıydı.

• Minyatür piller, 1950’lere kadar icat edilemedi. Pilli saatlerin piyasaya çıkması, minyatür piller sayesinde mümkün oldu.

• Herkes bir pil yapabilir. Sebzeden, meyveden, özellikle de patates ve asitli meyvelerden (limon gibi], iki farklı metal kullanarak pil yapabilirsiniz. Ama pratik kullanımı yetersiz kalır.

• Günümüzde otomobillerde kullanılan kurşun asitli akümülatörler bir yana bırakılırsa, elektronik cihazlarda en çok nikel metal hidrit, nikel kadmiyum ve lityum iyon pilleri kullanılır.

• En yaygın kullanılan pil türü, lityum iyon bataryalardır. Hafiftirler. Şarj etmek için, diğer piller gibi tamamen boşalmasını beklemeniz gerekmez. Dezavantajı, kullanım ömrünün, üretim tarihinden itibaren başlamasıdır. Pilin ne zaman üretildiğini bilemezsiniz. Ayrıca yüksek ısıda veya doğrudan güneş gördüğünde, nadiren de olsa tutuşabilir veya patlayabilirler.

• Lityum, ilginç bir maddedir. Yunanca “taş” anlamına gelen kelimeden türer. Ama sıvı yağda yüzebilir, içme suyunda yüksek oranda lityum bulunan toplumlarda intihar eğiliminin az olduğu tespit edilmiştir. Zaten lityum tıpta da, “bipolar bozukluk” (manik depresif hastalık] tedavisinde kullanılmaktadır.



• Bir pil yapmak için pilin kapasitesinin 50 katı enerji harcamak gerekir.

• Cep telefonlarında kullanılan nikel-kadmiyum bir batarya, işi bitip doğaya atıldığında, 600 bin litre suyun içilemez derecede kirlenmesine neden olabilir.

• ABD’de her yıl, değişik boyutlarda üç milyardan fazla batarya satılmaktadır. Her yıl 30 bin ton batarya da çöpe atılmaktadır. Sadece birkaç bin tonu geri dönüştürülür. Yeni bataryaların en verimli konuma gelebilmesi için en az on kez şarj ve deşarj olması gerekir.

• Piller kuru ve ıslak olmak üzere ayrıldığı gibi “şarj edilemeyen” (birincil piller] ve “şarj edilebilen” (ikincil piller) olarak da gruplandırılır. Piller, sadece doğru akım (DC) verirler.

• Dünya çevresinde dönmekte olan “Lesl” uydusu, görevini tamamladığı, enerjisi de tükendiği için 1967’de kaderine terk edilmişti. Uydu, yeniden sinyal göndermeye başladı. Sebebini kimse bilmiyor.

• Yangın alarmı olarak kullanılan duman detektörleri, bataryası taze olmasına rağmen soğuk günlerde “pil bitti” uyarısı verebilir. Hem de sinir bozucu bir sesle. Sebebi, pil içindeki kimyasal reaksiyonun yavaşlamasıdır. Zaten cep telefonu üreticileri, cihazlarının kullanılabileceği en düşük ısı derecesini 32 fahrenheit olarak belirliyor. Yani 0 santigrad derece. Pilin en verimli ısı aralığı ise, 20-30 santigrad derece.

• Nükleer atıklardan ve yapay elmaslardan, yüzyıllardır süren bir batarya yapmak mümkündür. Ama nükleer atık tehlikelidir. Hiç bir şirket de, yapay elmastan pil yapıp satmak istemez.

• Pillerin üzerinde yazan son kullanma tarihi, pilin çöpe (ya da dönüşüm kutusuna] atılacağı anlamına gelmez. O tarihte pilin kapasitesi biraz azalır. Yine de geriye uzun bir enerji üretme potansiyeli kalır.

• İngiltere’nin ünlü Oxford Üniversitesi’nin küçük çanı bir bataryadan enerji alarak çalıyor. “Clarendon Kuru Pili” olarak de bilinen batarya, deneysel olarak yapılmıştı ama 1840 yılından beri enerji üretiyor. Hangi materyallerden yapıldığı bilinmiyor. Hiç kimse de “Şunu bir inceleyelim” deme cesaretini gösteremiyor.

• Bütün otomobiller, lityum bataryadan yapılsaydı, dünyanın lityum kaynakları 30 yıl içinde tükenirdi.

• Pillerin çöpe değil, geri dönüşüm kutularına atılması kararı ilk kez 1975’te Avrupa Ekonomik Topluluğu (Avrupa Birliği’nin o zamanki adı] tarafından alındı. Pillerle ilgili kararlar, 1991’de ve 2006’da güncellendi. Buna göre pillerde, bazı istisnalar dışında, yüzde 0.0005’ten fazla cıva ve yüzde 0.002’den fazla kadmiyum kullanılamaz.

• Dünyanın en büyük yeniden doldurulabilir bataryası, ABD/ Alaska’nın Fairbanks kentindedir. Bin 300 tonluk bu batarya, elektrik kesintilerinde devreye girer ve bütün kentin elektrik ihtiyacını karşılar.

• Tükenmiş alkalin piller, toprağı zenginleştirici gübre olarak kullanılabilir. Finlandiya’da faaliyet gösteren “Tracegrow” adlı şirketin buluşu bu. Piller önce parçalanır, cıva ve nikel gibi zehirli maddelerinden ayrılır. Sonra toz haline getirilerek tarlaya karıştırılır. Evinizdeki saksının toprağına bile koyabilirsiniz. İçinize sinmedi mi yoksa?

• Japonya’nın 2011’deki tsunami felaketinden zarar gören Fukushima nükleer elektrik santralinde neler olup bittiğini anlamak için teknisyenler, otomobillerin akülerini söküp kontrol odasına getirmiş, paneli çalıştırarak göstergeleri aydınlatmışlardı.

• Laptop bilgisayarınızı sürekli olarak şehir şebekesine bağlı olarak kullanırsanız, bataryasının ömrünü kısaltmış olursunuz. Bırakın bataryası tam şaıj olsun. Ondan sonra elektrik bağlantısını keserek cihazınızı batarya üzerinden kullanın.

• Çoğu kişi, cep telefonlarının bataryasını bütün gece şarjda bırakmanın tehlikeli olduğunu düşünür. Tehlikeli değildir ama dizüstü bilgisayarlarda olduğu gibi bataryanın ömrünü tüketen bir uygulamadır. Yüzde 100 doluluktan sonra fişi çekin.

ALEV RIGEL



Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu