Vietnamlı bir bilim insanı, şarj edilebilir piller üretmek için pirinç kabuğu kullanıyor.

Việt Nam•03/08/2023

Doçent Dr. Le My Loan Phung liderliğindeki araştırma ekibi, pirinç kabuklarını kullanarak düşük maliyetli lityum iyon pillerin üretimi için bir malzeme tasarladı.

Araştırma, Vietnam Ulusal Üniversitesi Ho Chi Minh Şehri Fen Fakültesi'nden Doç. Dr. Le My Loan Phung (APCLab) ve meslektaşları tarafından 2020 yılından beri yürütülmektedir.

Açıklamasına göre pirinç kabukları ortalama %10,6 oranında silika (SiO2) içeriyor. Bu, lityum iyon şarj edilebilir pillerin üretiminde kullanılabilen önemli bir bileşen. Grup, Vingroup İnovasyon Fonu'ndan (VinIF) fon alarak, düğme pil ve poşet pil formlarında deneme amaçlı 4V lityum iyon şarj edilebilir piller üretmek için pirinç kabuklarından elektrot malzemeleri sentezleme sürecini araştırmayı önerdi. Düğme piller saatlerde, kalp atış hızı monitörlerinde, kişisel bilgisayarlarda; poşet piller ise telefonlarda ve diğer kompakt elektronik cihazlarda kullanılıyor.

*Dr. Phung, vakum odasında düğme pil montajı yapıyor. Fotoğraf: Röportaj yapılan kişi tarafından sağlanmıştır.*

Araştırma ekibi, Tan Tru bölgesinden (Long An eyaleti) pirinç kabukları temin etti, yıkadı ve kuruttu, ardından inert gaz koşulları altında bir saat ısıttı. İnce bir şekilde öğütülerek pirinç kabuğu külü haline getirildi ve katı potasyum hidroksit (KOH) ile karıştırıldı. Bu karışım daha sonra tekrar inert gaz koşulları altında ısıtıldı, öğütüldü ve yıkandı. Kurutma işleminden sonra, nihai ürün, karbon silikat (C/SiO2) kompozit malzeme olarak da bilinen koyu gri kuru bir tozdur.

Ekip, 1 kg pirinç kabuğundan 350 g C/SiO2 malzemesi üretebilen ve yaklaşık 50$/1000 g fiyatla satılabilen bir sentez süreci geliştirdi. İki yıllık deneysel üretimden sonra, araştırma ekibi pirinç kabuğundan elde edilen C/SiO2 malzemesi kullanarak komple düğme pil ve poşet pillerin montajı teknolojisinde uzmanlaştı.

*Silika malzeme üretim sürecinin şematik gösterimi. Fotoğraf: Araştırma ekibi*

Doçent Doktor Phung, silika malzemenin gözenekli bir yapıya sahip olduğunu ve bu yapının lityum iyonlarının hareket etmesine ve birbirine kenetlenerek elektrik enerjisine dönüşmesine olanak sağladığını açıkladı. APCLab, bu malzemenin özelliğini çeşitli şarj edilebilir pil uygulamaları için uygun bir yapı tasarlamak için kullanıyor. Her pilin enerji türüne bağlı olarak, gereken miktar hesaplanacak şekilde malzeme tasarlanıyor. Tipik olarak, her düğme pil sadece birkaç on miligram pirinç kabuğu gerektirirken, daha büyük piller yaklaşık 10-20 gram gerektiriyor.

Şu anda piyasadaki şarj edilebilir pillerin çoğu, kömür cevherinden çıkarılan ve rafine edilen bir malzeme olan grafitten üretiliyor. Bu malzemenin 100 gramı yaklaşık 100 dolara mal oluyor ve tedarik süreci çevre kirliliğine neden olabiliyor.

Dr. Phung, silika malzemenin maliyet, verimlilik ve çevre koruma açısından grafit malzemenin yerini tamamen alabilecek potansiyele sahip olduğunu değerlendirdi. Bu durum, pirinç kabukları için potansiyel olarak karlı olan pazarı genişletiyor ve çiftçilere önemli karlar sağlıyor.

Araştırma ekibi gelecekte ürünü ekonomik maliyete göre optimize etmeyi planlıyor. Mevcut tahminlere göre, pirinç kabuklarından yapılan düğme pillerin tanesi 7-8 dolara, poşet pillerin ise tanesi 30 dolara satılabilir.

*Pirinç kabuklarından üretilen düğme piller deneme amaçlı olarak üretiliyor. Fotoğraf: Araştırma ekibi*

Vietnam Ulusal Üniversitesi Ho Chi Minh Şehri Teknoloji Üniversitesi Biyoyakıt ve Biyokütle Laboratuvarı Başkanı Doçent Dr. Nguyen Dinh Quan, silikanın, pil kapasitesini birçok kat artırma yeteneği nedeniyle lityum iyon şarj edilebilir pil elektrotları için bir katkı maddesi olarak bilindiğini değerlendirdi. Dezavantajı ise elektrotların hacim genişlemesine yatkın olmasıdır, ancak bu, nano boyutlu silika parçacıkları kullanılarak aşılabilir. APCLab, pirinç kabuklarından elde edilen şekillendirilmiş silikayı pil elektrot katkı maddesi olarak kullanmak için dünya çapındaki benzer araştırmaları benimsemiştir. Pirinç kabuklarındaki silika düşük yoğunlukta dağılmıştır; pirinç kabukları termal olarak ayrıştırıldığında, nano boyutlu silika ile karbonize karbon karışımı oluştururlar.

"Bu yöntem basit ama son derece etkili ve eğer araştırma projesi başarılı olursa, Vietnam gibi pirinç üretiminde güçlü bir ülke için önemli bir katma değer yaratmasına yardımcı olabilir," dedi Dr. Quan.

İstatistiklere göre Vietnam, yılda yaklaşık 44 milyon tonluk ortalama üretim ve yaklaşık %20-22'lik kabuk içeriğiyle (yaklaşık 9 milyon ton) dünyanın en büyük ikinci pirinç üreticisidir.

Doçent Doktor Le My Loan Phung, altı yılını Fransa'da şarj edilebilir piller alanında çalışarak ve araştırma yaparak, dokuz yılını ise elektrokimyasal pillerle ilgili projelerde geçirmiştir. Japonya'daki Kyushu Üniversitesi Malzeme Kimyası ve Mühendisliği Enstitüsü'nde piller için elektrolitler ve Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı'nda (ABD) piller için gelişmiş malzeme geliştirme (Konsorsiyum Pil Malzeme Araştırması) üzerine araştırmalara katılmaya davet edilmiştir. Kadın doktor, dokuz araştırma projesinde yer almış ve bu projelere liderlik etmiş, 80 uluslararası ve 60 yerel makale yayınlamış ve prestijli kuruluşlardan çok sayıda değerli ödül ve burs almıştır.

vnexpress.net