Araştırmacılar tarafından kullanılan perovskit malzeme, doğal olarak oluşan mineral kalsiyum titanat * ile aynı kristal yapıya sahip ve bu malzeme güneş ışığının dönüşümünü artırmaya yardımcı olan çeşitli yetenekleri ile biliniyor. Hatta yüksek verimli ışık yayan kristal üretiminde de kullanılıyor.
Her perovskit türü başka bir enerji türünü sömürebilir. Örneğin uygun bir perovskit türüyle üretilmiş güneş panelini ışığa maruz bırakınca ışıktaki fotonlar kristalin içinde elektrona dönüşerek buldukları ilk "enerji boşluğu"nu doldururlar ki bu da bir elektrik akımına neden olur. Bu olaya fotoelektrik etki adı veriliyor.
Benzer bir olay ısı enerjisi uygulanan malzemelerde elektronların uyarılması ve bir akıma neden olmasıyla ortaya çıkıyor. Bu olay piroelektrik etki olarak bilinir.
Ayrıca dışarıdan uygulanan bir güçle deforme edilince kristalize atomik yapısı esneyen ve elektrik akımı oluşmasına neden olan perovskit malzemeler de vardır. Dışarıdan uygulanan güç elektronların bulundukları yapı içinde manyetik kutuplardan hizaya girmesine sebep olur. Bu şekilde elektrik üretilmesine piezoelektrik etki adı veriliyor.
Oulu Üniversitesi ekibinin kullandığı malzeme ise bu üç türü tek bünyede birleştiren ve elektrik üreten bir yapıya sahip.
Bahsedilen bu perovskit türü, KBNNO adıyla biliniyor ve KNbO3 nano kristallerine, baryum ve nikel eklenerek elde ediliyor. Bundan önceki çalışmalarda KBNNO malzemesi yüzlerce derecede dondurulup photovoltaic ve manyetik özellikleri incelendi ancak basınç ve yüksek sıcaklık altındaki tepkileri hep göz ardı edilmişti. Ekibe göre alanında bir ilk olan bu araştırma gösteriyor ki KBNNO basınca, ısıya, manyetizmaya ve ışığa hepsine aynı anda ve oda sıcaklığında tepki verebiliyor.
Araştırmacılar, ilk denemelerinin KBNNO'nun ışıktan elektrik akımı üretme konusunda oldukça yetenekli olduğunu gösterdiğini iddia ediyorlar ancak bunu diğer ısı ve basınçla gerçekleştiren perovskitler kadar iyi değiller. Ancak, KBNNO bileşimindeki öğelerin dengesinin değiştirilmesinin piezoelektrik ve piroelektrik özelliklerini büyük ölçüde geliştireceğinden eminler.
Oulu üniversitesinde Dr. Yang Bai bu özelliklerin olabilecek en üst değerlere çıkabilecek şekilde ayarlanabileceğini iddia ediyor. Önümüzdeki yıl bu çok kaynaklı enerji üreteçlerinin ilk prototipinin hazır olacağını söyledi. Dr. Bai, bu yeniliğin hayata geçmesiyle enerjinin sürdürülebilir bir hal alarak şeylerin interneti ve akıllı şehir kavramlarının kolayca hayata geçebileceğini düşünüyor.
Sodyum ilavesinin potansiyel gelişmeler sağladığını keşfeden araştırmacılar, keşiflerini ticarileştirmeyi ve üretimin basit ve ölçeklenebilir bir süreç içinde yürütebilmeyi umuyorlar. Araştırmacılar ayrıca, bu türden materyallerin enerji verimliliğini artırmak ve şarj döngülerini azaltmak için pilleri takviye etmek üzere mobil cihazlarda kullanılabileceğini ya da bir gün, küçük cihazların pillerini bile geçersiz kılacak çok kaynaklı enerji hasat üniteleri oluşturabileceğine inanıyorlar.
Bu keşfin detayları Applied Physics Letters dergisinde bulunabilir.
Kaynak: Amerikan Fizik Enstitüsü
#bilim #enerji #pil #kimya