Yeni Katalizatör Suyu Hesaplı Bir Şekilde Ayrıştırabilir

Yeni Katalizatör Suyu Hesaplı Bir Şekilde Ayrıştırabilir

Amaç: Arabalara ve evlere güç sağlayan yakıt hücreleri için pahalı olmayan hidrojen.
Bilim insanları, yeni bir katalizatörün gizemli çalışmalarının sudan yakıt üretmeye ve yakıt hücrelerini geliştirmeye yardımcı olabileceğini söylemekteler.

Hidrojen ve oksijen elementlerinden meydana gelen ayrıştırılmış su temiz ve yenilenebilir yakıtların geliştirilmesi için önemli bir başlangıç noktasıdır. Sudan hidrojen üretmek aşırı yenilenebilir enerji depolamak için de bir metot olabilir.

Bu zaten bitkilerin fotosentez yoluyla hâkim oldukları bir süreçtir ve insanlar şimdilerde aynısını yapmak için çalışıyorlar.

Stanford Üniversitesi’nin Kimya Mühendisliği Departmanı bünyesinde yer alan SUNCAT Arayüz Bilim ve Kataliz Merkezi’nde araştırmacı olan Thomas Jaramillo “Fotosentez suyu oksitlemede son derece başarılı olurken gerçek şu ki bu tür şeylerin insan yapımı süreçleri hiç de iyi değildir” diyor.

Sudan hidrojen ve oksijen elde etmenin yapay yöntemlerinden birçoğu oldukça pahalı olan materyaller gerektirir, çokça enerji gerektirir veya yakıt hücrelerindeki asidik elektrolitler gibi gerçek dünya şartlarında çok çabuk bozulur.

Fakat hidrojen üretmek için ayrıştırılan su sera gazı emisyonlarını azaltmak içinönemli bir yöntem olabilir. Jaramillo, her yıl dünyanın 50.000.000 kilogramdan daha fazla hidrojen ürettiğini ve yüzde 95’ten daha fazlasının buharın metana dönüşmesi gibi süreçler yoluyla fosil yakıtlardan meydana geldiğini gözlemledi.

Jaramillo ve çalışma arkadaşları, herkesin bildiği gibi su ayrıştırma işleminin yarı hızında oksijeni geliştiren reaksiyon için bir katalizör geliştirmeye çalıştılar. Bir katalizör, bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran veya kendisini kullanım dışı bırakarak gerekli enerjiyi düşük seviyeye indiren bir maddedir. Bu materyalleri daha uzun süreli yapmak, daha hızlı çalıştırmak ve daha az enerji kullanmak maliyeti azaltır ve yenilenebilir hidrojen üretiminde verimliliği artırır.

Eylül ayı başında Science dergisinde yayımlanan bir makalede araştırma ekibi, zor koşullarda çalışan ve rakiplerinin tümünü yenen bir katalizör sundular.

Çalışmanın ortak yazarlarından olan ve SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda bilim insanı olan Yasuyuki Hikita “Bu makaledeki en büyük başarı asit içerisinde çalışan sabit bir katalizörü bulmayı başarmış olmamızdır” diyor. “Bulduğumuz bu aktivite bir rekor kırmış oldu.”

Bir oksijen geliştirici reaksiyon katalizöründeki anahtar kriterlerden birisi aşırı gerilimdir veya elektrik miktarının reaksiyonu yönlendirmeye gereksinimi vardır. Son rekor 320 milivolttu, fakat yeni katalizörler sadece 270 ila 290 arası bir milivolta gereksinim duydu ki aşırı gerilimi oksijen üretimiyle aynı seviyeye getirdi.

Hikita, bunun verimlilik konusunda büyük bir gelişme olduğunu belirtti ve tıpkı bir saat gibi çalışan potansiyel bir hidrojen üretim tesisinde gerekli olan enerjiyi büyük ölçüde azaltacağını söyledi.

Katalizör, bu haliyle mümkün olduğunca düz olması için uğraşılan ince bir film kristalden meydana geliyordu, bu katalizör iridyum oksit ve stronsiyum iridyum oksitten yapılmış bir tabaka ile beraberdi. Araştırmacılar dün ve ince bir kristal ile simülasyonlarını karşılaştırmak için daha iyi bir standart durum elde etmişlerdi.

Hikita “İridyum oksit, yalnızca asit içerisinde çalıştığı bilinen bir katalizördür” diyor.

Araştırmacılar deneylerinde ayrıca katalizörün performansının zamanla geliştiğini keşfettiler. Ölçümler katalizör yüzeyinin değiştiğini, fakat oksijen gelişimini hızlandıran mekanizmanın belirsiz olduğunu gösterdi. Hikita “Mikroskopik olarak, bunun niçin böyle olduğu konusunda emin değiliz” diyor. “Stronsiyum kısmı çözelti içinde kaybolmaktadır.”

Araştırmacılar şimdilerde oksijen geliştirici katalizörlerini daha verimli ve daha ucuz yapmanın yanı sıra dış yüzeyini oldukça iyi olan malzemeden yapmak için uğraşıyorlar. Hikita “İridyum hala çok pahalı bir metal” diyor. “Aynı sonuçları elde etmek için iridyum miktarını ne kadar azaltabiliriz? Pratik endüstriyel uygulamalar için çok, daha çok düşük seviyede devam etmeliyiz.”

Jaramillo “Daha iyi bir katalizör geliştirmenin arka planında daha pek çok neden bulunmaktadır” diyor. “Bizim yaptığımızdan bir milyon kere daha iyi bir katalizör hayal edebilirsiniz.”
Kaynak:scientificamerican
Çeviren:bünyamin TAN

135 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
10 + 1 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.