Yeni nesil çinko piller, yapay zeka kullanarak %99,8 verimlilik ve 4.300 saatlik çalışma süresi elde ediyor

Yeni nesil çinko piller, yapay zeka kullanarak %99,8 verimlilik ve 4.300 saatlik çalışma süresi elde ediyor

Singapur'daki araştırmacılar, yapay zekanın yardımıyla çinko iyon pillerdeki en kalıcı zorluklardan birini çözerek şarj edilebilir pil teknolojisinde bir atılım gerçekleştirdiler.

Şarj sırasında oluşan ve kısa devrelere neden olan iğne benzeri küçük yapılar olan dendritler, pil güvenliğini tehlikeye atarak ve kullanım ömürlerini kısaltarak çinko iyon (Zn-iyon) pil teknolojisinde uzun süredir bir sorun teşkil ediyor.

Şimdi, oluşumlarını ele almak için kullanılan yavaş ve maliyetli deneme yanılma yöntemlerini atlatmak amacıyla, Nanyang Teknoloji Üniversitesi Ulusal Eğitim Enstitüsü'nde yardımcı doçent olan Edison Huixiang Ang, PhD ve ekibi yapay zekaya (AI) ve makine öğrenimine yöneldi.

Yapay Zeka ile pil güvenilirliğini artırma

Bu önemli soruna bir çözüm bulmak ve lityum iyon (Li-ion) pillere göre daha sürdürülebilir ve uygun fiyatlı bir alternatif olarak çinko iyon pillerin gerçek potansiyelini keşfetmek için ekip, geleneksel yöntemlerle yıllar sürecek bir süreç olan 168.000'den fazla malzeme kombinasyonunu analiz etti.

Yenilikçi yaklaşım, dendrit oluşumunu önleyen ve pil ömrünü uzatmak için potansiyel bir çözüm sunan bir seryum-demir metal-organik çerçeve (MOF) keşfine yol açtı.

Araştırmacılar, gelişmiş bir MOF arayüz katmanı geliştirerek çinko iyon pillerin güvenliğini, kararlılığını ve kullanım ömrünü artırarak yalnızca malzeme keşfinin ötesine uzanan bir çözüm sundu.

Yeni tasarım, 4.300 saatten fazla başarıyla çalışarak ve 1.400 şarj-deşarj döngüsünden sonra bile %99,8'lik etkileyici bir verimlilik oranını koruyarak olağanüstü bir performans sundu ve geleneksel pil teknolojilerinin dayanıklılığını ve güvenilirliğini önemli ölçüde geride bıraktı.

Ang, "Yenilenebilir enerji daha yaygın hale geldikçe güvenilir enerji depolama sistemlerine duyulan ihtiyaç hiç bu kadar acil olmamıştı" dedi. "Çalışmalarımız daha uzun ömürlü, daha hızlı şarj olan ve daha çevre dostu piller üretmeyi ve temiz enerji çözümlerini daha erişilebilir hale getirmeyi amaçlıyor."

Enerji depolamanın geleceğinin kilidini açmak

Araştırmacılar, bu atılımın etkisinin çinko iyon pillerinin çok ötesine uzandığını, daha verimli, dayanıklı ve sürdürülebilir enerji depolamaya yönelik artan talebin tüketici elektroniği, elektrikli araçlar ve büyük ölçekli güç sistemlerini kapsadığını vurguladılar.

Ang'a göre, yapay zekanın gücünden yararlanarak ekip, verimli ve sürdürülebilir güce yönelik artan küresel talebi karşılamak için daha iyi donanımlı yeni nesil enerji depolama çözümlerinin geliştirilmesini önemli ölçüde hızlandırabildi.

Profesör, yapay zekayı geleneksel malzeme bilimiyle entegre etmenin çalışmalarını gerçekten farklı kılan şey olduğuna inanıyor. Ekip, yavaş ve emek yoğun deneysel yöntemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak malzeme davranışını simüle etmek ve tahmin etmek için yapay zekayı kullanarak keşif ve optimizasyon sürecini hızlandırdı.

Bu arada, yapay zeka ekibin daha önce göz ardı edilen veya geleneksel analiz için çok karmaşık kabul edilen malzemeleri keşfetmesini sağlayarak enerji depolama teknolojisinde inovasyon için yeni olasılıklar açtı.

Bunu sadece bir araçtan daha fazlası olarak adlandıran Ang, yapay zekayı sınırsız olasılıklarla dolu bir geleceğin kilidini açmanın anahtarı olarak tanımladı. "Yapay zeka, hızla yenilik yapmamızı ve dünyayı yeniden şekillendirebilecek çözümler yaratmamızı sağlıyor," dedi ve bulgunun pil teknolojisini geliştirmeyi ve daha enerji verimli bir geleceğe giden yolu açmaya yardımcı olmayı amaçladığını ekledi.

"Çalışmamız, enerji çözümlerinin daha temiz, daha akıllı ve herkes için daha erişilebilir olduğu sürdürülebilir bir gelecek inşa etmekle ilgili," diye sonlandırdı Ang.

Kaynak: IE