‘Akıllı’ binalar için güç kaynağı

FOSİL yakıtla çalışan jeneratörlere, hantal pillere veda etme vakti yaklaşmış olabilir. Bilim insanları çimento bazlı deneysel bir süper kapasitör geliştirdi. Yakın gelecekte, bir binanın ihtiyaç duyduğu temel enerji, örneğin bir deprem olduğunda devreye girecek acil durum aydınlatmaları, yangın alarmları ve sensörleri, yapının inşa edildiği malzeme içinde depolanıp buradan karşılanabilir. Yapı malzemelerinin enerji depolayabildiği bir sistem binaları pasif beton barınaklardan çok daha fazlasına dönüştürebilir.

‘Akıllı’ binalar geliştirmeye yönelik bu buluşu anlamak için pil ve süperkapasitör arasındaki farka bakmakla başlayabiliriz. Piller  enerji depolamak için kimyasal reaksiyonlar kullanır, süperkapasitörler ise bunu elektrostatik olarak yapar. Piller süperkapasitörlere oranla daha yüksek enerji yoğunluğuna sahipken, süperkapasitörler çok daha hızlı şarj ve deşarj olur; bu döngü pillerden çok daha yüksek sayıdadır. Yani süperkapasitörler daha az enerji depolar fakat bunu hızla ve milyonlarca döngü boyunca yapabilirler.

Bilim insanları tam da bu  nedenle süperkapasitörleri doğrudan çimento gibi yapı malzemelerine entegre etmeyi düşünüyor. Böylece bina için örneğin güneş panelleri aracılığıyla üretilen enerjinin, binada  yer kaplayan büyük piller yerine yapının bünyesinde depolanabileceği öngörülüyor.

CİHAZLARI ÇALIŞTIRABİLECEK

Harbin Teknoloji Enstitüsü ve Çin Bilimler Akademisi’ne bağlı çalışan bilim insanları, bu öngörüden yola çıkarak çimento bazlı bir süperkapasitör geliştirdi. Araştırmacılar, karbon nanotüpleri, karbon siyahını ve çimentoyu birleştirerek yazdırılabilir bir elektrot mürekkebi oluşturdu. Elde ettikleri bu mürekkebi 3D yazıcı vasıtasıyla küçük bir beton levha üzerine birbirine kenetlenmiş parmakları andıran bir tasarımda bastılar. Baskı ıslatıldığında, gözenekleri sıvıyla doldu ve yüklü iyonların basılı elektrotlar arasında kolayca hareket ettiği görüldü. Ayrıca deneyler çimento bazlı süperkapasitörün ticari betona benzer bir basınç dayanımına sahip olduğunu kanıtladı. Yani buluş betonarme yapılara kolaylıkla entegre edilebilir. Hatta bu şekilde basılıp birbirine bağlanan üç cihaz, küçük bir LED dizisini çalıştırdı. Tüm bunlar gösterdi ki süperkapasitörler yakın gelecekte acil durum aydınlatmasından başlayarak pek çok cihazı çalıştırıp, bir binadaki temel ihtiyaçları rahatlıkla karşılayabilirler.

Fakat hâlâ aşılması gereken  sorunlar var. Buluş, geniş bir ısı skalasında kararlı bir şekilde çalışırken eksi 18 dereceden itibaren performansı düşmeye başlıyor.  Bu yüzden araştırmacıların yeni hedefi, çimento bazlı süperkapasitörleri soğuk hava koşulları için güçlendirmek.