Hugh Smith için enerji güvenli bir geleceğin inşası, dünyanın "en iyi" bataryasını yaratmakla ilgili değil. Doğru iş için doğru bataryayı tasarlamakla ilgili.
MIT Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nde beşinci yıl doktora adayı olan Smith, akıllı telefonlardan elektrikli araçlara kadar her şeyi güçlendiren lityum iyon bataryalara alternatif olarak ortaya çıkan sodyum iyon bataryaları inceliyor. Lityum, nikel ve kobalt gibi pahalı kritik mineralleri, sodyum, demir ve manganez gibi daha kolay erişilebilir elementlerle değiştirmeyi amaçlayan araştırması, enerji depolamayı hem daha uygun fiyatlı hem de daha sürdürülebilir hale getirmeyi hedefliyor.
“Uzun zamandır insanlığın karşılaştığı en büyük mühendislik sorununun temiz enerjiye geçiş olduğunu düşünüyorum,” diyor Smith. “Bataryalar, bu geçişte kritik bir darboğaz.”
New York'un Albany şehrinde büyüyen Smith, malzeme bilimine ilgi duymaya başladı çünkü bu alan, iki favori dersini birleştiriyordu: kimya ve matematik. Ancak onu ilgilendiren şey, bu alanın günlük yaşamın neredeyse her yönünü etkileme yeteneğiydi.
“Katı bir malzeme ile etkileşime girdiğiniz her an, o malzemeyi belirli bir amaç için kasıtlı olarak tasarlayan insanlar vardır,” diyor.
Gerçek dünya amacına yönelik malzemeler tasarlama fikri onu sonunda bataryalara yönlendirdi. Case Western Reserve Üniversitesi'nden malzeme bilimi alanında lisans diplomasını aldıktan sonra, Smith, yeni batarya kimyalarının maliyetleri düşürmeden performanstan ödün vermeden nasıl geliştirilebileceğini keşfetmek için MIT'ye geldi.
Tüketiciler genellikle hızlı şarj olan, yıllarca dayanabilen, büyük miktarda enerji depolayan ve uygun fiyatlı bataryalar ister. Ancak gerçekte, bu teknolojinin bir özelliğini iyileştirmek genellikle başka bir özelliği tehlikeye atmak anlamına gelir. Örneğin, bir akıllı telefon bataryası enerji yoğunluğuna ve uzun ömre öncelik verirken, elektrik şebekesi için enerji depolayan bir bataryanın hafif veya kompakt olması gerekmez. Bunun yerine, maliyet ve güvenilirlik en önemli hususlar haline gelir.
Her şeyi kapsayan bir çözüm peşinde koşmak yerine, Smith belirli uygulamalar için doğru dengeyi bulmaya odaklanıyor ve genellikle rekabet eden öncelikleri dengelemeye çalışıyor. Tek bir özelliği güçlendirmek yerine, Smith, bataryanın nasıl kullanılacağına bağlı olarak maliyet, performans, sürdürülebilirlik ve güvenilirlik gibi mümkün olan en fazla bileşeni maksimize etmeye çalışıyor.
“Her şeyi dengelemeye çalışmak,” diyor. “Bazı özelliklere aşırı odaklanıp diğerlerini terk etmek değil.”
Smith'in incelediği sodyum iyon bataryalar, sonunda elektrik şebekeleri için daha düşük maliyetli seçenekler veya daha uygun fiyatlı elektrikli araçlar sağlayabilir. Sodyum iyon bataryalar, büyük ölçüde lityum iyon bataryalar için zaten geliştirilmiş olan aynı altyapı kullanılarak üretilebildiğinden, birçok yeni batarya teknolojisine göre ticarileşme yolunda daha sorunsuz bir yol sunar.
Smith'in lisansüstü okul yolculuğu, bilim kadar araştırma yapmayı öğrenme süreciyle de tanımlandı. MIT'de ilk lisansüstü öğrenci olarak yeni bir araştırma grubuna katıldı ve Profesör Iwnetim Abate tarafından yönetilen laboratuvarın kurulmasına yardımcı oldu. Günlük rehberlik için başkalarına danışacak kıdemli lisansüstü öğrenciler veya doktora sonrası araştırmacılar olmadan, sık sık yeni teknikleri kendisi öğrenmek ve sorunlar çıktığında nasıl çözüm bulacağını öğrenmek zorunda kaldı.
“Yeni şeylerden korkmamayı öğrendim,” diyor Smith. “Bir şeyi nasıl yapacağımı bilmediğim için bunu çözemeyeceğim anlamına gelmiyordu.”
Bu deneyim onu daha bağımsız bir araştırmacı ve tanımadığı sorunlara baştan atlamaya istekli biri haline getirdi.
Lisansüstü okula başlamadan önce, Smith, Indiana'daki Battery Innovation Center'da yedi ay geçirdi; bu deneyim, bilimsel keşiflerin nasıl gerçek teknolojilere dönüştüğünü anlamasını genişletti. Malzeme bilimcileri, kimyagerler, makine mühendisleri ve kimya mühendisleriyle birlikte çalışmak, tek bir disiplinin batarya geliştirme zorluklarını tek başına çözemeyeceğini gösterdi.
“Büyük bir ekip çalışması gerektiriyor,” diyor Smith. “Birçok farklı bilgi türü gerektiriyor.”
Bu deneyim ayrıca kendi uzmanlığının en büyük etkiyi nerede yaratabileceğini ve disiplinler arası işbirliğinin ne zaman hay
