Edison’ın Unutulan Pili, Hayalini Kurduğu Yükseltmeye Kavuştu

Beni gülümseten bir şey var: Ampulü bize veren adam, belki de enerji depolamanın geleceğini de bize vermiş olabilir; sadece henüz bunun farkında değildi.

1901 yılında Thomas Edison, nikel-demir pilinin patentini aldı. Hedefi neydi? O dönemin kurşun-asit pillerinden daha iyi bir şey yaratmak. Güvenilir, uygun fiyatlı ve elektrikli araçları gerçekten kullanışlı kılacak kadar güçlü olmasını istiyordu. Yani, birkaç düzine milden fazla yol gidebilen ve yolda kalmayan türden araçlar.

Zamanlama, açıkçası, berbatı

Gördüğünüz gibi, bu tam da içten yanmalı motorların gerçekten, gerçekten iyi hale geldiği döneme denk geliyordu. Benzinli araçlar daha ucuz ve pratik hale gelirken, elektrikli araçlar? Temelde bir sonraki yüzyıl boyunca ana akım kullanımdan kayboldular. Edison’ın pili hiçbir zaman yaygınlaşmadı ve tarihin sayfalarında kayboldu.

Ama çok iyi fikirler hakkında bir gerçek var: Kendi zamanlarını beklemenin bir yolunu bulurlar.

“Şaşırtıcı derecede basit” bir çözüm

Hikayenin bu kısmına bayılıyorum. Uluslararası bir araştırmacı ekibi, Edison’ın eski tasarımını yeniden ele aldı ve ona ciddi bir 21. yüzyıl yükseltmesi uyguladı. Araştırmacılara göre süreç, süper karmaşık, bilim kurgu tarzı bir prosedür değil. Hatta içlerinden biri bunu “şaşırtıcı derecede basit” olarak nitelendirdi.

Yaygın malzemeleri karıştırdılar, ılık ısı uyguladılar ve geniş çapta temin edilebilen malzemeler kullandılar. Nadir toprak elementleri yok, egzotik kimyasallar yok—sadece zeki bilim ile eski usul malzemelerin buluşması.

Ana Doğa’dan Ödünç Almak

İşte burası gerçekten ilginç hale geliyor. Araştırmacılar, vücudumuzun kemikleri nasıl inşa ettiğine baktılar. Evet, doğru okudunuz. Özel proteinler, iskeletimize güç ve yapı veren kalsiyum bileşik kümelerini oluşturmasına yardımcı olur.

Bilim insanları merak etti: Aynı yaklaşımı, bir pil için nikel ve demirin minik kümelerini oluşturmak üzere uyarlayabilir miyiz?

Proteinleri (ineklerden elde edilen, az buz değil) grafen oksit—ultra ince 2D bir malzeme—ile birleştirdiler ve ardından karışımı aşırı ısıttılar. Bu işlem, proteinlerin kömürleşmesine, oksijenin uzaklaştırılmasına ve arkasında inanılmaz derecede küçük metal kümelerinin bırakılmasına neden oldu. Konuştuğumuz kümeler, 5 nanometre genişliğinde. Bazıları kelimenin tam anlamıyla tek bir atom kalınlığındaydı.

Sonuç? Hacminin %99’u hava olan bir aerogel pil. Bu neredeyse imkansız gibi geliyor, ama hesaplar tutuyor.

Boyutun Neden Bu Kadar Önemli Olduğu

İşte bilimin gerçekten havalı hale geldiği nokta. Parçacıkları nano ölçeğe küçülttüğünüzde, yüzey alanları patlama yapar. Bunu bir çikolata çubuğunu küçük parçalara ayırmak gibi düşünün—aynı miktarda çikolata, ama çok daha fazla yüzey açıkta.

Bir pilde, daha fazla yüzey alanı, kimyasal reaksiyonların gerçekleşeceği daha fazla yer anlamına gelir. Bu da daha hızlı şarj, daha hızlı deşarj ve genel olarak daha iyi verimlilik demektir.

Yeni pil saniyeler içinde şarj edilebiliyor ve 12.000 şarj döngüsüne kadar dayanabiliyor. Bağlam için, akıllı telefonunuzun pili muhtemelen belirgin şekilde bozulmaya başlamadan önce birkaç yüz döngüye dayanır. Bu pil, 30 yıldan fazla bir süre boyunca her gün şarj edilip deşarj edilebilir ve çalışmaya devam edebilir.

Peki, İşin Açığı Ne?

Hiçbir şey mükemmel değildir ve bu pil, Tesla