Washington State Üniversitesi’nden bilim insanları, mısırdan elde edilen doğal bir proteinle lityum-kükürt pillerin döngü ömrünü 500 şarjın üzerine çıkarmayı başardı. Çalışma, elektrikli araçlar ve enerji depolama teknolojileri için doğal kaynaklı yepyeni bir çözüm sunuyor.
Elektrikli araçlardan yenilenebilir enerji altyapısına kadar birçok sistemin temel ihtiyacı olan yüksek kapasiteli ve güvenli bataryalar, teknolojinin ilerlemesinde kritik rol oynuyor. Bu alanda öne çıkan lityum-kükürt (Li-S) piller, hem daha hafif hem de daha çevreci olmalarıyla dikkat çekiyor. Ancak döngü ömrünün düşük olması nedeniyle henüz yaygın kullanıma geçememiş durumdalar.
Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Washington State Üniversitesi araştırmacıları, bu sorunu mısırdan elde edilen zein proteiniyle çözebilecek bir yaklaşım geliştirdi. Gıda endüstrisinin yan ürünü olan bu doğal protein, bataryalarda koruyucu bir bariyer olarak görev yaparak, döngü ömrünü ciddi oranda artırıyor. Batarya üretimi ve enerji teknolojilerinde sürdürülebilirlik açısından bu gelişme dikkat çekici.
Shuttle etkisine karşı mısır proteiniyle oluşturulan koruyucu katman
Lityum-kükürt pillerin karşılaştığı en büyük iki teknik sorun şunlar:
- Shuttle etkisi: Kükürt bileşiklerinin anot tarafına geçerek pilin kimyasal yapısını bozması.
- Dendrit oluşumu: Lityum metalinin düzensiz şekilde birikerek kısa devrelere yol açması.
Bu sorunları çözmek için araştırmacılar, zein proteini ile PVDF-HFP (esnek plastik) polimerini birleştirerek, ticari ayırıcılar üzerine uygulanan bir ara katman geliştirdi.
Bu yeni yapı sayesinde:
- Shuttle etkisi bastırıldı,
- İyon geçişi hızlandı,
- Dendrit oluşumu engellendi.
Zein destekli pillerin performansı dikkat çekiyor
Yapılan testlerde, zein proteini ile güçlendirilmiş ara katman kullanılan pillerin performansı, geleneksel modellere göre büyük fark yarattı:
- 500 şarj döngüsü sonunda ≈ 450 mAh g⁻¹ kapasite korunabildi.
- Standart ayırıcı kullanılan pillerde bu değer ≈ 150 mAh g⁻¹ seviyesinde kaldı.
- Kapasite koruma oranı %16’dan %62’ye çıktı.
Bu sonuçlar, lityum-kükürt teknolojisinin ticarileşmesine giden yolda önemli bir engelin doğal ve sürdürülebilir bir yöntemle aşılabileceğini gösteriyor.
Amino asit yapısı iyon geçişini nasıl optimize ediyor?
Zein proteini, amino asitlerden oluşan doğal yapısıyla pil içindeki iyon hareketlerini doğrudan etkileyebiliyor. Araştırmacılara göre:
- Amino asitler, lityum iyonlarının daha kararlı ve hızlı hareket etmesini sağlıyor.
- Shuttle etkisinin neden olduğu kimyasal kaçakları bastırıyor.
- Pilin ısıl dayanımını ve iç kararlılığını artırıyor.
Bu doğal proteinin yapısı, esnek plastik katkısıyla modifiye edilerek daha düz ve aktif bir yüzey oluşturuluyor. Bu sayede, pil içerisindeki iyon geçişi daha düzenli hale geliyor.
Prof. Jin Liu: “Zein gibi doğal kaynaklı bir malzemenin bu alanda işe yaraması, sürdürülebilirlik açısından çok büyük bir avantaj.”
Prof. Katie Zhong: “Bu yöntem hem basit hem de ölçeklenebilir. Şimdi hangi amino asit yapıların shuttle etkisine karşı en etkili olduğunu anlamaya çalışıyoruz.”
Türkiye’de yerli batarya yatırımları için yol gösterici bir gelişme
Lityum-kükürt teknolojisi, lityum-iyon pillere göre yaklaşık 5 kat daha fazla enerji yoğunluğu sunabiliyor. Aynı zamanda kobalt veya nikel gibi ağır metallere ihtiyaç duymadan, yalnızca ucuz ve toksik olmayan kükürt kullanılması sayesinde çevreci bir çözüm oluşturuyor.
Türkiye’de son dönemde hız kazanan yerli batarya üretim projeleri ve elektrikli araç yatırımları düşünüldüğünde, bu tür doğal çözümler büyük önem taşıyor. Tarımda bolca üretilen mısırın, enerji teknolojilerinde rol alması ise gıda ve teknoloji sektörleri arasında sinerji yaratabilecek nitelikte.
Bilim insanları, şimdi zein proteininin amino asit yapısını daha da optimize ederek, bu çözümün daha geniş ölçekli sistemlerde uygulanabilirliğini artırmayı hedefliyor.
Doğal kaynaklı batarya çözümleri geleceğin enerjisini şekillendirebilir
Mısırdan elde edilen zein proteiniyle geliştirilen bu yenilikçi yaklaşım, lityum-kükürt pillerin uzun süredir çözüm bekleyen döngü ömrü sorununa etkili bir yanıt sunuyor. Shuttle etkisi ve dendrit oluşumu gibi temel problemleri baskılayan bu doğal yapı, hem sürdürülebilirlik hem de performans açısından önemli bir avantaj sağlıyor. Türkiye gibi enerji bağımsızlığı hedefleyen ülkeler için, tarım ve yüksek teknoloji arasında köprü kuran bu tür çözümler kritik önem taşıyor. Gelecekte daha gelişmiş amino asit analizleri ve ölçeklenebilir üretim yöntemleriyle birlikte, doğal protein temelli batarya sistemlerinin yaygınlaşması, temiz enerji dönüşümünün temel taşlarından biri olabilir.
İlgili Makaleler
- Li-S bataryalarla elektrikli uçuş daha verimli ve hafif
- Silikon batarya devrimi: Daha uzun ömür, daha fazla enerji
- Kağıt batarya ile sürdürülebilir enerji depolama
- Demir sodyum batarya ile uzun süreli enerji depolama çözümü
- Türkiye’nin ilk yerli batarya enerji depolama sistemi
© 2025 Yeşil Haber