İspanya'da, Barselona Malzeme Bilimi Enstitüsü (ICMAB-CSIC) araştırmacıları, temel kimyasını değiştirmeden çinko-hava pillerinin gücünü yüzde 80'e kadar artırmaya imkan tanıyan yeni bir mimari geliştirdi. Sistem, yük taşınımını kolaylaştırmak ve iç direnci azaltmak için pilin içine entegre edilen, kablosuz bipolar elektrotlar gibi işlev gören iletken bileşenler içeriyor.Bu gelişme, daha verimli ve yüksek performanslı piller tasarlamak için yeni bir yol açıyor. 'Energy Storage Materials' dergisinde yayımlanan çalışma, Katalan Nanobilim ve Nanoteknoloji Enstitüsü (ICN2) ve Arjantin'deki La Plata Ulusal Üniversitesi ile işbirliği içinde yürütüldü.Araştırmacılara göre, bu çalışma ve grubun önceki çalışmaları, bataryaların geleneksel tasarımını sorguluyor ve enerji depolama sistemlerine bakışta yeni bir yaklaşım öneriyor.Kuralları değiştiren bir tasarım ilkesiPiller, iki elektrot malzemesi arasındaki enerji farkı sayesinde elektrik üretir. Yükler, iyonların hareketine izin veren bir malzeme olan elektrolit aracılığıyla bir elektrottan diğerine geçer.
Şimdiye kadar, kısa devre riskini önlemek için bu bileşenin elektron geçişini engellemesi gerektiği varsayılıyordu. Yeni çalışma bu varsayımı sorguluyor.ICMAB-CSIC araştırmacısı Nieves Casañ-Pastor liderliğindeki ekip, belirli koşullar altında, küçük iletken metal parçaların ne elektrotlara ne de dış devreye bağlı olmaksızın pilin içine yerleştirilebileceğini ve bunun pilin performansını hatta iyileştirebileceğini gösterdi.Kilit nokta, pil çalışırken iki elektrot arasında oluşan elektrik alanında yatıyor. Araştırmacılar, aralarına bir ya da daha fazla yalıtılmış iletken eleman yerleştirmenin kısa devreye neden olmadığını ve yük taşınımını iyileştirmeye katkı sağlayabileceğini gördü.Elektrik alan, iletken parçaları kutuplaştırarak uçlarında zıt yüklerin birikmesine ve yük taşınımı için yeni yollar oluşmasına neden oluyor.
Bu iç direnci düşürüyor ve enerjiyi daha hızlı sağlamak mümkün hale geliyor. Casañ-Pastor, “Şaşırtıcı olan, bu iletkenlerin hiçbir kabloyla hiçbir yere bağlı olmaması: Sisteme yalnızca yerleştiriliyorlar ve faydalı etkiler üretiyorlar” diye açıklıyor.Oksijen zorluğu, yeni tasarımın kilit noktasıMarc Mosqueda'nın doktora tezinin bir parçası olan araştırma, bol bulunan, ucuz ve güvenli malzemelerden üretilen, ancak oksijenin yavaş tepkimesi nedeniyle sınırlanan çinko-hava pillerinin potansiyelini ortaya koyuyor.Yeni tasarım, iç direnci azaltan ve enerji teslimini hızlandıran kablosuz bipolar elektrotlar içeriyor; böylece güç yüzde 80'e kadar artırılabiliyor.Casañ-Pastor'a göre bu bulgu, enerji depolamada farklı teknolojilere uygulanabilir bir yol açıyor. Grup, benzer etkileri başka sistemlerde de gözlemledi ve kablosuz bipolar elektrotların sunduğu olanakları araştırmayı sürdürecek.
