EV pazarı ivme kazanmaya devam ederken, bazı otomobil alıcıları menzil ve lityum iyon pil güvenliği konusunda hala endişe duyuyor. Bu geçerli endişeleri gidermek için yeni pil teknolojileri geliştirmek için çok para ve zaman harcanıyor.
Son yıllarda şirketler, EV endüstrisini önemli ölçüde ilerletme potansiyeline sahip, alüminyum ve havaya dayalı eski ama geliştirilmiş bir pile yatırım yapıyor. Alüminyum-hava (Al-air) pil, EV pilinin kurallarını değiştiriyor gibi görünüyor, ancak hepsi yutturmaca mı?
Alüminyum-Hava Pili Nedir?
Elektrikli araçlar, net sıfır bir geleceğe ulaşmada hayati bir rol oynuyor. Fakat, Menzil kaygısı ve lityum iyon pillerle ilgili güvenlik soruları, EV pazarının büyümesini engelleyen engellerdir. Lityum-iyon piller EV devrimine öncülük ediyor, ancak yine de 400 millik bir menzille sınırlı ve bu da uzun yolculuklarda sorunlara yol açabiliyor.
Uzak bölgelerde bir şarj istasyonu bulma ve EV'nizin şarj edilmesini bekleme zorluğu, potansiyel alıcıları erteleyebilir. Pilin bozulması, sızıntılar ve aşırı şarj etme gibi algılanan diğer lityum pil sorunları da bu duruma pek yardımcı olmuyor. Al-air piller, diğer tüm pil teknolojilerinde yeniden şarj edilmeleri gerekmediği için çok fazla dikkat çekiyor.
Bu pillerin konsepti 1960'lara kadar uzanıyor. Ancak elektroliti tehlikeli derecede yakıcı ve zehirli olduğu için ticari olarak kullanılamıyordu. Birleşik Krallık Kraliyet Donanması'nda bir mühendislik subayı olan Trevor Jackson, 2001 yılında pili denemeye başladı ve kullanımını güvenli hale getirdi. Al-air piller, anot olarak bir alüminyum alaşımlı levhadan, bir hava katotundan, su gibi toksik olmayan bir elektrolitten ve bir gümüş katalizörden yapılmıştır.
Alüminyum-Hava Pili Nasıl Çalışır?
Geleneksel EV pillerinde, aralarında bir elektrolit bulunan farklı malzemelerden yapılmış bir katot ve bir anot olmak üzere iki elektrot bulunur. Pil kullanıldığında, iyonlar anottan elektrolit yoluyla katoda akar. Şarj sırasında, iyonlar anoda ters yönde akar.
Al-air piller, bir yakıt hücresine benzer şekilde çalışır. Anotta alüminyum ve katotta oksijen kullanır. Sonuç, çok daha yüksek bir enerji yoğunluğudur. EV'lerde kullanılan mevcut lityum iyon pillerden yaklaşık sekiz ila dokuz kat daha fazla, önemli bir güç artışı. Enerji yoğunluğu, bir pilin kütle birimi başına ne kadar enerji depolayabileceğini ölçer. Güç yoğunluğu, kütle birimi başına ne kadar anlık enerji sağlayabileceğini ölçer.
Anot, alüminyum oksitlenirken elektronları serbest bırakırken katot, elektronları serbest bırakmak için oksijeni azaltır ve böylece elektrik enerjisi üretir. Bir yük, harici bir devre boyunca hareket eden elektronlar tarafından üretilen elektrik akımıyla güçlendirilebilir. Sonuç, anot üzerinde oluşan beyaz bir tozdur.
Alüminyum-Hava Pillerinin Avantajları ve Dezavantajları
Alüminyum, yer kabuğunda en yaygın olarak bulunan üçüncü doğal kaynaktır ve yeryüzünde en bol bulunan metaldir, bu nedenle muhtemelen asla tükenmeyeceğiz. Yumuşaklığının bir sonucu olarak alüminyum, lityumdan farklı olarak işlenmesi kolaydır ve kararlıdır. Üstelik toksik değildir. Al-air pillerin lityum iyon pillere göre diğer avantajları şunlardır:
- Yapması daha ucuz
- istikrar
- Madencilik ve arıtma açısından daha düşük karbon ayak izi
- Çok daha fazla enerji depolar
- Pilin alüminyum ve havadan yapılması nedeniyle diğer pillerin çoğundan daha hafif
- Yüksek oranda geri dönüştürülebilir
Avantajlarına rağmen, bu pilin birkaç dezavantajı vardır. İlk olarak, birincil pil olma dezavantajına sahiptir. Temel olarak, pil boşaldığında veya boşaldığında yeniden şarj edilemez. Ayrıca pilin içindeki hava alüminyum anodu aşındırır. Bu nedenle, pildeki alüminyum levhanın değiştirilmesi gerekir ve bu da maliyetli olabilir. Ek olarak, pil üretim maliyetleri, pilin içerdiği gümüşün değişken fiyatından etkilenebilir.
Lityum İyon Pillerle İlgili Sorunlar
Bilim adamları, EV pazarına hakim olan lityum iyon pillerin dezavantajları nedeniyle daha iyi piller geliştiriyorlar. Lityum-iyon pillerde kullanılan lityum, nikel ve kobalt, dünyanın yalnızca belirli bölgelerinde bulunan nadir toprak metalleridir. Şu anda EV'ler yollardaki araçların %6'sını oluşturuyor ve bu metallerin madenciliği devam ediyor; EV sayılarının %50 veya %80'e çıktığını hayal edin. Lityum iyon pillerin diğer dezavantajları şunları içerir:
- Fiyatlar düşmesine rağmen üretimi pahalı
- Lityum kararsızlığı
- Ulusal şebekede stres
- Pahalı ve sofistike şarj ağları
- Daha fazla lityum pilin geri dönüştürülmesine rağmen, madencilik ve arıtma ile ilişkili çevresel etkiler
Pil Değiştirme ve Yeniden Şarj Etme
Düşünürken akılda tutulması gereken faktörler var pil değiştirme ve şarj etme. Şarj başına aynı menzili elde etmek için, lityum iyon pilin 1/8'i büyüklüğünde bir pil takımına ihtiyaç duyulacaktır. Al-air pillerin daha hafif olması nedeniyle, EV'ler daha fazla seyahat edebilecek ve genel verimliliği artıracaktır.
Pili EV içinde kolayca erişilebilen bir yerde paketlemek, böylece gerektiğinde kolayca değiştirilebilmesi daha kolay ve daha uygun olacaktır. Bazı şirketler, alüminyum-hava EV pil değiştirme süresinin yalnızca üç dakika olduğunu tahmin ederek EV sahiplerini hızla yola geri döndürdü.
Tahminlere göre, Al-air pilleri yaklaşık 8.400 mil dayanıyor. Soru şu: neden şarj etmek yerine bu yoldan geçsin ki? Al-air ile çalışan bir EV ile şarj istasyonu bulmadan çok daha ileri gidebilirsiniz. Diğer bir neden de, boşalmış Al-air pilinizi geri dönüştürülmüş bir pille değiştirmenin eskisinden çok daha ucuz olmasıdır. Tesla pilini değiştirmenin maliyeti. Değiştirilebilen tek parça %100 geri dönüştürülebilen alüminyum plakalar olduğu için, kullandığınız kilometre için ödeme yaparsınız.
Alüminyum Hava Pilleri Gelecek mi?
Al-air pilleri günümüzün elektrikli araçlarında kullanmak mümkün. Pil değiştirme istasyonları daha yaygın hale geldikçe, bu pillerin popülaritesi muhtemelen artacaktır. O zamana kadar, lityum-iyon pilli EV'lerin menzilini genişletmek için de kullanılabilirler ve bunu yapamadığınızda yeniden şarj etme sorununu çözerler.
Sonunda, EV alıcıları pilleri değiştirme veya araçlarını şarj etme seçeneğine sahip olacak ve sonuçta herkesin yararına daha çok yönlü bir EV pazarı yaratacak. Sonuç olarak tamamen elektrikli araçlara dayalı bir dünyaya geçiş hızlanarak devam edecek.
