Çöpten Hazineye: Kimyagerler Metal Atıkları Hidrojen Katalizörüne Dönüştürüyor
Araştırmacılar, metal atıkları sudan hidrojen üretiminde etkili bir katalizöre dönüştürecek bir yöntem geliştirerek hidrojen üretiminin sürdürülebilirliğini artırabilecek bir buluşa imza attı.
Nottingham Üniversitesi Kimya Okulu ve Mühendislik Fakültesi’nden bir grup araştırmacı, metal işleme endüstrisinin bir yan ürünü olan talaş yüzeyinin nano ölçekte küçük basamaklar ve oluklarla dokulu olduğunu keşfetti. Bu dokular platin veya kobalt atomlarını tutturarak suyu hidrojen ve oksijene ayırabilen etkili bir elektrokatalizör elde edilmesini sağlayabilir. Araştırma, Royal Society of Chemistry’nin Journal of Material Chemistry A dergisinde yayımlandı.
Hidrojen, ısı üretmek veya araçlara güç sağlamak için kullanılabilen temiz bir yakıttır ve yanmasının tek yan ürünü su buharıdır. Bununla birlikte, çoğu hidrojen üretim yöntemi fosil yakıt hammaddesine dayanmaktadır. Suyun elektrolizi, sadece su ve elektrik gerektirdiğinden hidrojen üretimi için en umut verici yeşil yollardan biridir.
Endüstri, su elektrolizinde bir zorlukla karşı karşıyadır, çünkü bu işlem su ayrışmasını katalize etmek için platin gibi nadir ve pahalı elementler gerektirmektedir. Küresel arzın sınırlı olması ve değerli metallerin fiyatlarının artması nedeniyle, sudan hidrojen üretmek için alternatif elektrokatalizör malzemelere acil ihtiyaç duyulmaktadır.
Endüstriyel Atıklardan Yenilikçi Çözümler
Araştırma ekibine liderlik eden Nottingham Üniversitesi Kimya Fakültesi’nden Dr. Jesum Alves Fernandes şunları söyledi: “Yalnızca Birleşik Krallık’taki endüstriler yılda milyonlarca ton metal atık üretiyor. Taramalı elektron mikroskobu kullanarak paslanmaz çelik, titanyum veya nikel alaşımlı talaşların pürüzsüz görünen yüzeylerini inceleyebildik. Şaşırtıcı bir şekilde, yüzeylerin sadece onlarca nanometre genişliğinde oluklara ve çıkıntılara sahip olduğunu keşfettik. Bu nano dokulu yüzeyin elektrokatalizör üretimi için eşsiz bir fırsat sunabileceğini fark ettik.”
Araştırmacılar, talaş yüzeyinde platin atomu “yağmuru” oluşturmak için magnetron püskürtme yöntemini kullandılar. Bu platin atomları daha sonra bir araya gelerek nano ölçekli oluklara sıkıca oturan nanoparçacıklar haline geliyor.
Metal talaşı üzerindeki platin atomları tarafından katalize edilen sudan hidrojen üretimi. Kredi: Nottingham Üniversitesi
Yeni malzemelerin yapısının ve elektrokatalitik aktivitesinin analizinden sorumlu olan Nottingham Üniversitesi Doktora Sonrası Araştırmacısı Dr. Madasamy Thangamuthu şunları söylüyor: “Son teknoloji ürünü ticari katalizörlere kıyasla platin yükleme miktarının yalnızca onda birini kullanarak sudan hidrojen üretebilmemiz dikkat çekici. Değerli metalin sadece 28 mikrogramını 1 cm²’lik talaş üzerine yayarak, %100 verimlilikle çalışan ve sadece tek bir talaş parçasından dakikada 0,5 litre hidrojen gazı üreten laboratuvar ölçekli bir elektrolizör oluşturmayı başardık.”
Grup, teknolojilerini büyütmek için elektrolizör tasarımı ve üretimi konusunda uzmanlaşmış Nottingham merkezli bir şirket olan AqSorption Ltd ile ortaklık yapıyor. Nottingham Üniversitesi Kimya Fakültesi’nden Profesör Andrei Khlobystov şunları söyledi: “Talaştan yapılan elektrokatalizörler ekonomiyi büyük ölçüde etkileme potansiyeline sahip. Nottingham’da geliştirdiğimiz ve platin parçacıklarının nanotekslenmiş yüzeylerde atom atom büyütülmesini içeren benzersiz teknolojimiz iki büyük zorluğu çözmüştür. Birincisi, mümkün olan en az miktarda değerli metal kullanarak yeşil hidrojen üretimini mümkün kılıyor ve ikincisi, havacılık ve uzay endüstrisinden gelen metal atıkları tek bir işlemle ileri dönüştürüyor.”
Sıfır Karbon Kümesi, yeşil endüstriler ve ileri imalat alanlarında inovasyonun geliştirilmesini ve yaygınlaştırılmasını hızlandırmak amacıyla East Midlands’da kurulmuştur.
Nottingham Üniversitesi Araştırma ve Bilgi Değişiminden Sorumlu PVC Profesörü Tom Rodden şunları söyledi: “Hidrojen tahrik sistemlerinin geliştirilmesi, özellikle ulaşım ve imalat endüstrileri için dünyanın en acil sıfır karbon sorunlarından bazılarının ele alınmasına yönelik önemli bir adım olabilir. Ancak bu stratejinin başarısı, elektroliz yoluyla suyun ayrıştırılması gibi sürdürülebilir bir şekilde yeşil hidrojen üretilmesine bağlıdır ve bu da malzeme tasarımında ilerlemeler gerektirir.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Derleyen: Figen Berber