Ahşap atıklardan geliştirilen çevreci sodyum-iyon batarya

Almanya’da araştırmacılar, lignin bazlı batarya geliştirerek hem çevre dostu hem de düşük maliyetli enerji depolama çözümü sundu.

Almanya’da Fraunhofer IKTS ve Friedrich Schiller Üniversitesi Jena, ahşap atıklardan enerji depolama alanında yeni bir adım attı. Ekip, ahşap endüstrisinin atığı olan lignini kullanarak çevre dostu ve ekonomik bir sodyum-iyon batarya teknolojisi geliştirdi. Proje, lityum, kobalt ve nikel gibi kritik metallerin yerine yerel ve sürdürülebilir malzemelerle enerji depolamayı hedefliyor.

Ligninden enerjiye

Lignin, ağaçların yapısal dayanıklılığını sağlayan doğal bir polimer. Genellikle endüstriyel atık olarak değerlendirilen bu madde, araştırmacılar tarafından bataryanın negatif elektrodu (anot) için yüksek performanslı bir malzemeye dönüştürüldü. Mercer Rosenthal tesislerinden temin edilen lignin, inert ortamda ısıl işlemle sert karbon haline getirildi.

Bu sert karbonun gözenekli yapısı, sodyum iyonlarının geri dönüşümlü olarak depolanmasına olanak tanıyor. Medenbach, çevresel etkileri azaltmayı hedeflediklerini vurgulayarak şunları söyledi: “Batarya değer zincirinde lityum, kobalt ve nikel gibi kritik metalleri kullanmaktan kaçınmak istiyoruz. Ayrıca elektrot ve elektrolitlerdeki flor miktarını azaltıp tamamen ortadan kaldırmayı test ediyoruz.” Bu sayede lignin bazlı batarya yaklaşımı hem çevresel hem de ekonomik açıdan yeni bir standart sunuyor.

Dayanıklı, ucuz ve çevre dostu çözüm

IKTS’den Dr. Cornelius Dirksen’e göre sert karbon, yüksek çevrim kararlılığı ve düşük üretim maliyetiyle öne çıkıyor. Pozitif elektrot (katot) tarafında ise zehirli olmayan demir bileşikleri olan Prusya Mavisi türevleri kullanılıyor. Bol bulunmaları ve çevreye zarar vermemeleri sayesinde bu malzemeler, biyotabanlı karbon anotla mükemmel bir uyum sağlıyor.

Bu yapı, sodyum-iyon batarya teknolojisi açısından önemli bir ilerleme olarak görülüyor. Çünkü ligninden elde edilen sert karbon, düşük maliyetli ve yenilenebilir kaynaklı bir çözüm sunuyor.

100 çevrimde kararlı performans

Bu aşamada proje ekibi, laboratuvar ortamında küçük ölçekli hücrelerin üretimini tamamladı. İlk deneyler, lignin bazlı sert karbonun geleneksel malzemelere sürdürülebilir bir alternatif olabileceğini gösterdi. Araştırmacılar, 100 şarj-deşarj döngüsünde belirgin bir performans kaybı gözlemlenmediğini açıkladı.

Proje kapsamında geliştirilen lignin bazlı batarya, 1 Ah kapasiteli tam hücrelerde 200 çevrime ulaşmayı hedefliyor. Bu performans, ahşap atıklardan enerji depolamada yeni bir güvenilirlik seviyesi oluşturuyor.

Mikro araçlar için yeni enerji seçeneği

Elde edilen ilk sonuçlar, bu teknolojinin yalnızca enerji depolama sistemlerinde değil, ulaşımda da önemli bir potansiyele sahip olduğunu gösteriyor. Tamamlandığında bu sodyum-iyon batarya sistemi, hızlı şarj gerektirmeyen uygulamalarda kullanılabilecek. Düşük güçlü elektrikli araçlar —örneğin saatte 45 km hızla sınırlı mikro otomobiller— ile depo içi taşıma araçları ve forkliftler bu kapsama giriyor.

Proje tamamlandığında ekip, teknolojiyi ölçeklendirip daha yüksek olgunluk düzeylerine taşımak üzere genişletilmiş bir konsorsiyumla çalışmayı sürdürecek. Bu çalışma, biyotabanlı malzemelerin enerji depolama alanında endüstriyel ölçekte kullanılabileceğini gösteren önemli bir örnek oluşturuyor.

Doğadan gelen enerjiyle sürdürülebilir bir gelecek

Ahşap atıklardan geliştirilen lignin bazlı sodyum-iyon batarya, enerji depolamada çevre dostu ve düşük maliyetli bir alternatif olarak öne çıkıyor. Proje, hem sürdürülebilir hammadde kullanımını teşvik ediyor hem de kritik metallerin bağımlılığını azaltarak daha güvenli bir tedarik zinciri yaratıyor. Önümüzdeki yıllarda bu teknolojinin, mikro araçlardan yenilenebilir enerji depolama sistemlerine kadar geniş bir alanda yaygınlaşması bekleniyor. Lignin temelli bu yaklaşım, enerji dönüşümünün doğayla uyumlu geleceğine atılmış somut bir adım niteliğinde.

İlgili Makaleler

• Avrupa’nın en büyük sodyum-iyon batarya tesisi Bremen Havalimanı’nda devreye alındı
• Sodyum-iyon pil teknolojisinde şekil inovasyonu
• Akıllı sodyum-iyon batarya: jel polimer elektrolit ile 500 döngü
• Altris & Oscilion sodyum-iyon batarya modülü
• CATL’nin sodyum-iyon pilleri aşırı soğuklarda çalışıyor