Harvard’dan araştırmacılar, B2 vitamininden ilham alınarak geliştirilen ve rüzgar ya da güneş enerjileri gibi kaynaklardan gelen kesik kesik enerjinin güvenli bir şekilde depolanmasını da sağlayacak yeni bir yüksek performanslı organik moleküller sınıfı tanımladılar.

Bu gelişmeler aslında, aynı takımın çalıştığı ve enerjinin kinonlar ve demir siyanür içerisinde depolandığı yüksek kapasiteli akışkan bataryaların sonrasında geldi. Bu gelişmelerle oyun biraz daha değişmiş oldu, artık bu bataryalar daha yüksek performanslılar, yanmıyorlar, insan sağlığına zararsızlar, aşındırıcı değiller ve düşük maliyetli kimyasallardan oluşuyorlar. Bu sayede, geniş bir skalada maliyetsiz enerji depolamak mümkün hale geliyor.

Her ne kadar daha önceki çalışmalarda kullanılan çok amaçlı kinonlar, akışkan bataryalar için büyük umutlar vadetse de, Harvard’dan araştırmacılar daha iyi performans elde etmek için organik molekülleri araştırmaya devam ettiler. Fakat aynı çok amaçlılığı diğer organik sistemlerde bulmak oldukça zordu.

Yaklaşık bir milyon farklı kinonu araştıran bilim insanları, yeni bir batarya elektrolit malzeme sınıfı geliştirmeyi başardılar. Aslında bu çalışma, basit sentezleri içeriyor. Yani geniş bir skalada düşük maliyetli imal edilebiliyorlar. Bu da Nature Energy’de yayımlanan araştırmanın en önemli amaçlarından birisi.

Akışkan bataryalarda, enerji harici tanklarda bulunan çözeltiler içerisinde depolanıyor. Tankların boyutu büyüdükçe de, daha fazla enerjinin depolanabilmesi mümkün hale geliyor. 2014 yılında Harvard’dan bilim insanları, geleneksel batarya elektrolitleri olan metal iyonlarını, hayvanlarda ve bitkilerde enerji depolama molekülleri olan kinonlarla değiştirmişlerdi. 2015 yılında da geliştirilen bir kinon, alkali çözeltilerin yanı sıra yaygın bir gıda katkı maddesi içerisinde de çalışabiliyordu.

Yapılan en yeni çalışmada ise araştırma takımı, vücut içerisinde enerji depolamaya yardımcı olan B2 vitamininden ilham aldılar. B2 vitamini ve kinonlar arasındaki anahtar farklılık, elektronları alıp bırakırken oksijen atomları yerine nitrojen atomlarınınkullanılıyor olması.

Orijinal B2 vitamini molekülü üzerinde yaptıkları birkaç ayar ile, bu yeni molekül grubu akışkan bataryalar ile kullanılmak için oldukça iyi bir aday konumuna geldi.

Bu moleküller oldukça yüksek kararlılıkta ve çözünürlükteler, ayrıca yüksek batarya gerilimi ve depolama kapasitesi sağlıyorlar. Çünkü vitaminler, oldukça kolay yapılabiliyorlar. Yani vitaminlerin geniş bir skalada oldukça düşük maliyetlerle üretilmesi mümkün.

Araştırmacılar bu molekülleri kendi geliştirdikleri bataryanın ihtiyaçlarını karşılaması için tasarladılar. Fakat bu moleküller doğası gereği enerji depolama için umut vadediyor. Doğada vücudumuzda enerji depolama için oldukça önemli olan benzer moleküller de bulunuyor. Bilim insanları yaptıkları çalışmalarda, yeni molekül sınıfının yanı sıra kinonları da araştırmaya devam ediyorlar.


KaynakA battery inspired by vitamins, Harvard University, Retrieved from https://www.seas.harvard.edu/news/2016/07/battery-inspired-by-vitamins

İlgili Makale: Kaixiang Lin et al. A redox-flow battery with an alloxazine-based organic electrolyte, Nature Energy (2016). DOI: 10.1038/nenergy.2016.102