Geleceğin elektrikli araçları, lityum-iyon pilleri geride bırakabilir. Tokyo Bilim Enstitüsü’nden araştırmacılar, evvelki sistemlere nazaran çok daha düşük sıcaklıklarda çalışabilen yeni bir hidrojen güç depolama sistemi geliştirdi. Yeni hidrojen pili, magnezyum hidrürü anot, hidrojen gazını ise katot olarak kullanıyor. Ayrıyeten, kristal yapıya sahip katı hal bir elektrolit içeriyor. 18 Eylül’de Science mecmuasında yayımlanan çalışmaya nazaran, bu pil 90°C’de çalışabiliyor. Mevcut katı hal hidrojen depolama metotları ise 300–400°C ortasında sıcaklıklara gereksinim duyuyor.
Pilin gücü nereden geliyor
Katı hal bileşenlerine sahip hidrojen pilleri ve yakıt hücreleri uzun vakittir var. Lakin, hidrojen pilleri yüksek çalışma sıcaklıkları gerektirirken, yakıt hücreleri lityum-iyon piller kadar verimli olamıyor ve yüksek basınçta hidrojen depolama zorluğu yaşıyor. Yeni geliştirilen bu pille birlikte, bilim insanları MgH₂ anotunun teorik depolama kapasitesini büsbütün kullanmayı başardı. Ayrıyeten, oda sıcaklığında yüksek iyon iletkenliği sağlandı.
Bu muvaffakiyetin merkezinde, pilin katı elektroliti yer alıyor. Baryum, kalsiyum ve sodyum hidrürden oluşan bu elektrolit, kristalimsi yapısıyla bilhassa hidrojen iyonları açısından, üstelik düşük sıcaklıklarda yüksek elektrokimyasal kararlılık ve yüksek iyon iletkenliği sunuyor. Pil, lityum-iyon bataryalara misal halde çalışıyor; lakin olumlu iyonlar yerine negatif yüklü hidrür iyonları elektrolitten geçiyor.
Deşarj sırasında, katottaki hidrojen gazı kimyasal bir tepkiyle hidrür iyonlarına dönüşüyor. Bu iyonlar elektrolitten geçerek magnezyum anoda ulaşıyor ve orada MgH₂ oluşturuyor. Bu süreçte, elektronlar anot üzerinden dış devreye akıyor ve güç üretiliyor. Şarj sırasında ise bu süreç aksine dönüyor. MgH₂, hidrür iyonlarını hür bırakıyor, bu iyonlar elektrot üzerinden geçerek hidrojen gazına dönüşüyor. Böylelikle pil büsbütün şarj ediliyor.
Daha güçlü, pak uzun ömürlü
Bu dizaynla birlikte, hidrojen gazı artık istenildiğinde katı hal bir hücre içinde depolanabiliyor ve hür bırakılabiliyor. Pilin kapasitesi gram başına 2.030 mAh. Karşılaştırmak gerekirse, lityum-iyon piller çoklukla 154–203 mAh/g kapasiteye sahip. En âlâ akıllı telefon pilleri bile toplamda 5.000 mAh civarında. Çalışma sıcaklığı suyun kaynama noktasının çabucak altında olduğundan, bu pilin günlük aygıtlarda (telefon, laptop vb.) kullanılmasına şimdi hazır olmadığı belirtiliyor. Fakat bu teknoloji, daha verimli ve kolay hidrojen depolamanın yolunu açabilir.
Daha düşük sıcaklıkta, yüksek basınç gerektirmeden hidrojen depolayabilmek; elektrikli araçlarda daha hafif, sağlam ve çevreci pillerin kullanılmasını mümkün kılabilir. Böylelikle hidrojen, fosil yakıtların yerini alabilecek daha pak bir güç kaynağı olarak yine gündeme gelebilir. Hidrojen uzun vakittir yeşil güce geçişin anahtarı olarak görülüyordu. Lakin üretimi, depolanması ve güce dönüştürülmesi kuvvetli bir süreçti. Bu yeni pil teknolojisi ölçeklenip ticarileştirilebilirse, hidrojen hakikaten de geleceğin yakıtı olabilir.
