Güney Kore Gwangju Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden Lu Wu’nun daha iyi süperkapasitörler geliştirilmesi için çalışma arkadaşlarıyla geliştirdiği grafen üretim tekniği ile ilgili bir makale Economist dergisinde yayınlandı. Bu makalenin önemi ise grafenden geliştirilen bu süperkapasitörlerinin lityum-iyon (Li-ion) bataryalarının yerini alması yolunda önemli bir sıçramanın müjdecisi olmasıdır.
Koreli araştırmacıların Journal of Power Sciences‘da yayınladıkları makalede tanımladıkları grafen üretiminde geliştirdikleri teknik toksik olmayan, düşük-sıcaklık işlemler içeriyor. Bu şekilde üretilen grafenden süperkapasitörler yüksek sıcaklık yöntemleri ile geliştirilen benzerlerinden çok daha iyi elektrokimyasal performansa sahip. Grafenden üretilen süperkapasitörlerin enerji yoğunluğunun kilogram başına 131 Watt.saat’e (Ws/kg) ulaştığını araştırmacılar öne sürüyor ve bu değer, önceki geliştirilen grafen temelli süperkapasitörlerin enerji yoğunluğundan dört kat yüksek.
Süperkapasitörlerin özelliklerinin iyileşmesinde grafen malzemesinin kullanımı bilim insanları arasında ilgi çekici bir yöntem. Bunun sebepleri arasında en önemlisinin grafenin teorik yüzey alanının gram başına 2600 metre kare olması gösterilebilir. Yüzey alanın büyük olması bir süperkapasitörün elektrodlarının yüzey üzerinde iyonların depolanması için aslında birebir. Yine de gerçekte, bu teorik yüzey alanı değerine ulaşılmış değil ve üstelik pahalı bir iş.
Diğer taraftan, bugün ortalama bir Li-ion bataryasının enerji yoğunluğu 200 Ws/kg civarında iken grafen temelli süperkapasitörler için laboratuvar prototiplerinde ulaşılan değer 35 Ws/kg’dı. Ancak, Wu ve çalışma arkadaşları ürettikleri grafen ile 131 Ws/kg’lık bir enerji yoğunluğu değeri elde ettiklerini öne sürüyorlar. Bu kesinlikle büyük bir değer. 35 Ws/kg’dan 131 Ws/kg değerine ulaşmak grafen temelli süperkapasitörler için önemli bir sıçrama demektir. Ancak yine de Li-ion bataryaların enerji yoğunluğundan biraz daha düşük.
Bu önemli sıçrama grafen temelli süperkapasitörleri Li-iyon bataryalar karşısında avantajlı hâle getiriyor. Depolama kapasitesi neredeyse bir Li-iyon bataryası kadar olan bir süperkapasitörü şarj etmek saatler yerine dakikalar içinde mümkün olabilecek. Bu da tüm elektrikli araçların kullanımının yaygınlaşmasının kolaylaştıracak bir gelişme olarak karşımıza çıkar.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
Dexter Johnson, Supercapacitors Take Huge Leap in Performance, IEEE Spectrum, Mayıs 2015
