Dünya çapında, yaklaşık %89’u yaygın ev pili olmak üzere, 15 milyardan fazla pil kullanılmakta. Bu piller, üretimleri ve atık haline gelmeleri sırasında sorun yaratma eğilimindeler. Bu sorunların üstesinden gelmek için araştırmacılar verimli bir kağıt pil icat etti. Peki kağıt pil nedir?
İçindekiler
Kağıt Pil Nedir?
Kağıt pil, karbon nanotüplerin geleneksel bir selüloz bazlı kağıt tabakası ile birleştirilmesi sonucu oluşan, ince, esnek bir enerji üretim ve depolama cihazıdır. Kağıt pil, herhangi bir bütünlük veya verimlilik kaybı olmaksızın katlanabilir, kesilebilir veya farklı uygulamalar için değişik türlerde şekillendirilebilir.
%90’ı selülozdan yapılan bu pillerin kalınlığı normal bir yazıcı kağıdından bile daha incedir. Bileşimi ve yapısal özelliklerinden dolayı kağıt pil zararlı değildir ve tamamen geri dönüştürülebilir. Yani alışılmadık derecede ince olmalarının yanı sıra kağıt piller diğer pillere kıyasla daha çevre dostudur diyebiliriz.
Kağıt pil ilk olarak, 2007 yılı ağustos ayında New York’taki Rensselaer Polytechnic Institute’da çalışan bir araştırma grubu tarafından bulundu. 2009 yılı aralık ayında ise Stanford Üniversitesi’nden bir ekip 1.5 V’luk voltajı verebilen gerçek bir kağıt pil prototipi yapmayı başardı.
Kağıt Pilin Özellikleri
Hem pil hem de kapasitör olarak kullanılan ultra ince ve esnek bir enerji depolama cihazı olan kağıt pil, iki şeyin birleşmesiyle oluşur: nanokompozit kağıt ve nanotüpler. Nanokompozit kağıt, süper kapasitörlerin ve pillerin özelliklerini bir araya getiren selülozdan yapılmış hibrit bir enerji depolama cihazı olarak görev yapar.
Karbondan yapılmış, silindir şeklindeki nanotüp malzeme ile birleştirilen nanokompozit kağıtların oluşturduğu bu kombinasyon, pilin hem uzun vadeli enerji patlamaları yapmasına hem de sabit güç üretimi sağlamasına izin verir.
Kağıt pil şu özelliklere sahiptir:
- Yüksek gerilme mukavemeti
- Biyolojik olarak parçalanabilirlik
- Biyolojik uyumluluk
- Yeniden kullanılabilirlik
- Mükemmel gözeneklilik
- Geri dönüştürülebilirlik
- İyi emme kapasitesi
Kağıt Pil Nasıl Çalışır?
Günlük hayatımızda kullandığımız geleneksel piller, metal ve elektrolitin arasında gerçekleşen kimyasal reaksiyon sayesinde elektron üreterek çalışır. Kağıt pil ise iyon bazlı sıvıya daldırıldığında çalışmaya başlar. Daha sonra kağıt pilin elektrotları ile sıvı arasında bir kimyasal reaksiyon gerçekleşir. Elektrotlar katottan anota hareket ederek elektrik üretirler. Farklı kağıt pillerin üst üste istiflenmesi ile pilin verimliliği artırılabilir.
Kağıt Pilin Avantajları
- Kağıt piller uzun ömürlüdür.
- Esnektirler ve verimlilikleri etkilenmeden katlanabilir, kesilebilirler.
- Zararlı kimyasal reaksiyon içermedikleri için toksik değillerdir.
- Kağıt pil ultra ince bir depolama cihazıdır ve çok hafiftir.
- Sıcak ve soğuk gibi zorlu iklim koşullarına dayanabilirler.
- Elektriğin en verimli iletkenlerinden biri olan karbon nanotüpleri kullanırlar.
- Esas olarak karbon ve kağıttan oluşan bu piller, vücuttaki kalp pillerine güç sağlamak için kullanılabilir.
- Hem kapasitör hem de pil olarak kullanılabilirler.
- Kağıt pil, farklı boyut ve şekillerde kolayca kalıplanabilir.
Kağıt Pilin Dezavantajları
- Karbon nanotüpler çok pahalıdır.
- Akciğerlere zarar verebileceğinden solunması tehlikelidir.
- Maliyeti sebebiyle yeterince büyük güçte kağıt pil üretmek zordur.
Kağıt Piller Nerede Kullanılabilir?
Kağıt pil, taşınabilirliğin ve boyutun ana gereksinim olduğu uygulamalar için faydalı olabilir. Akıllı kartlar ve dijital saatler gibi günümüzün modern elektronik ekipmanları, bu uzun ömürlü ve toksik olmayan ince pilin kullanım alanı olmak için uygundur.
Telefon, dizüstü bilgisayar, hesap makineleri, dijital kameralar, klavye, hoparlör ve kulaklık gibi kablosuz iletişim cihazlarında da kağıt pillerin kullanımı oldukça verimlidir. Hafif füzeler ve hibrid araba aküleri gibi otomobil ve uçaklarda elektronik cihazlara güç sağlamak için de kağıt pilin uygulama alanı oldukça geniştir.
Kısaca hala geliştirilmekte olan kağıt pillerin birçok alanda potansiyel kullanılabilirliği mevcut. Bu pillerin sahip oldukları özellikler sayesinde, geleneksel pillerle ilişkili birçok sorunu çözebilecek niteliğe sahip olduğunu söyleyebiliriz.
