Batarya teknolojileri üzerine çalışan araştırmacıların uzun zamandır radarında olan kükürt, lityum iyon pillerin yerini alabilecek en güçlü adaylardan biri olarak görülüyor. Enerji depolama kapasitesi muazzam olsa da kükürdün kimyasal olarak aşırı “hareketli” olması, pillerin çok çabuk bozulmasına yol açıyor. Bu kararsızlık yüzünden onca yıllık emeğe rağmen kükürt bazlı bataryaları raflarda göremedik.

Ancak Çinli bir araştırma ekibi, kükürdün bu karmaşık huyunu bir zayıflık olmaktan çıkarıp büyük bir avantaja dönüştürmeyi başardı. Kükürdü klor ile bir araya getiren yeni bir sodyum-sülfür batarya tasarımı, hem ucuz maliyeti hem de laboratuvar ortamındaki yüksek performansıyla dikkat çekiyor.

Kükürt aslında periyodik tabloda oksijenin hemen altında yer alsa da kimyasal davranışları oldukça farklı. Metallerden elektron alabildiği gibi, uygun şartlar sağlandığında elektron verme konusunda da oldukça cömert davranıyor. Araştırmacılar tam da bu noktaya odaklanarak, kükürdün klor ile tepkimeye girmesini sağlayan bir sistem kurdu. Bu yeni sistemde katot olarak saf kükürt, anot olarak ise sadece akım toplayıcı görevini gören bir alüminyum şerit kullanılıyor. Batarya boşalmaya başladığında, kükürt elektron kaybederek klor ile birleşiyor ve sülfür tetraklorür oluşturuyor. Bu sırada sodyum iyonları da alüminyum plaka üzerinde birikerek metalik bir tabaka meydana getiriyor. Su bazlı elektrolitlerin sodyumla olan şiddetli tepkimesinden kaçınmak için bu süreçte tamamen susuz bir elektrolit yapısı tercih ediliyor.

Performans ve maliyette işleri değiştiren veriler

Geliştirilen bu bataryanın en şaşırtıcı yanlarından biri dayanıklılığı. Yapılan testlerde, kapasitesinde ciddi bir kayıp yaşanmadan 1400 döngü boyunca çalışmayı sürdürdü. Daha da etkileyici olanı ise pilin bekleme süresi; 400 gün boyunca hiç kullanılmadan dursa bile şarjının yüzde 95’inden fazlasını koruyor. Enerji yoğunluğu açısından bakıldığında, elektrot kütlesi üzerinden yapılan hesaplamalar kilogram başına 2000 Watt-saatin üzerine çıkabileceğini gösteriyor. Bataryanın tamamı üretildiğinde bu rakam biraz düşecek olsa da mevcut sodyum-iyon bataryaları geride bırakacağı şimdiden belli oluyor.

Bu teknolojik ilerlemenin asıl “oyun değiştirici” kısmı ise üretim maliyeti. Araştırma ekibi, kullanılan hammaddelerin bolluğu ve ucuzluğu sayesinde kapasite başına maliyetin kilovat-saat başına 5 dolar civarında kalabileceğini tahmin ediyor. Bu sayı, günümüzdeki sodyum bataryaların maliyetinin onda birinden bile daha az bir seviyeye denk geliyor.

Tabii ki laboratuvardaki bu başarının fabrikalara taşınıp taşınamayacağı henüz kesin değil. Ancak mevcut batarya metallerinin fiyatları artmaya devam ederken, kükürt ve klor gibi ulaşılabilir malzemelerle bu denli güçlü bir alternatifin doğması, enerji depolama dünyası için umut verici bir gelişme haline geldi.