Amerika’nın Indiana eyaletinde yer alan Purdue Üniversitesi‘nde çalışan bir grup araştırmacı, yeni bir laboratuar kurarken ellerinde gelen kutulardan çıkan bir sürü paket dolgu köpüğü birikti. Bu biriken köpükleri nasıl yararlı bir şekilde değerlendirebilecekleri düşüncesi, araştırmacıları polistiren ve nişasta tabanlı köpükleri daha iyi performanslı lityum-iyon piller için kullanabilecekleri keşfine yöneltti.
Ambalaj dolgu köpükleri dünya çapında yapılan nakliye işlerinde mükemmel bir çözüm olarak kullanılmalarına rağmen, geri dönüşüm oranları ise sadece %10 dolaylarında kalıyor. Düşük yoğunluğa sahip olduklarından dolgu köpüklerinin geri dönüşümcülere taşınması için büyük konteynırlar gerekiyor ve bu da maliyetleri artırıyor. Yüksek geri dönüşüm maliyetleri ise dolgu köpüklerinin bozulmadan onlarca yıl depolarda kalmasına neden oluyor.
Bir lityum-iyon pil şarj olurken lityum iyonları, anot olarak adlandırılan elektrotunda depolanır. Günümüzde lityum-iyon pillerin anotları çoğunlukla grafitten yapılıyor. Ekipteki araştırmacılar, yeni bir anot geliştirmek için yola çıktı.
Araştırmacılar öncelikle polistirenden yapılmış veya nişasta-esaslı olan ambalaj köpüklerini 500 ile 900 °C arasında ısıttılar. Bunu atıl bir atmosferde, bir geçiş metali tuzunu katalizatör olarak kullanarak ve bu tuz olmadan iki ayrı yöntemle denediler. Köpüğün malzemesi ve uygulanan yönteme bağlı olarak çıkan sonuç karbon nano parçacıklar veya karbon mikro yapraklar oldu. Her iki durumda da mükemmel anotlar üretmiş oldular.
Denver’da düzenlenen Amerikan Kimya Derneği Ulusal Toplantısı’nda açıklanan araştırma bulgularına göre yeni anotlar, piyasadaki mevcut grafit anotlara kıyasla daha hızlı şarj edebiliyor ve daha yüksek bir kapasiteye sahip oluyor. Yeni karbon anotlar, yaklaşık olarak grafit anotların onda biri kalınlıkta daha hızlı şarj süresi olanağı sağladı ve ilave olarak grafitten daha düşük elektriksel direnç sergiledi. Dahası bu karbon anotlar kapasitelerinden önemli bir kayıp olmadan 300 şarj döngüsüne dayandılar.
Mikro yaprakların gözenekli yapısı, özellikle anot ile pilin iyon taşıyan sıvı elektroliti arasında daha fazla temas alanı sağlayarak etkin olmuş durumda. Şimdi ise araştırmacılar elektrokimyasal performansı daha da artırmak için, mikro yaprakların daha gözenekli yapmak için çalışıyor.
Purdue Üniversitesi’nden çıkan bu basit düşünce, ambalaj atıkları için yeni ve çevre dostu potansiyel bir uygulamaya yol açtı. Böylece paket köpüklerinin dönüşüm işlemi ucuz, çevre dostu ve ayrıca büyük ölçekli pil üretimi için pratik olacağa benziyor.
