Fosil yakıtlardan uzaklaşma hedefi taşıyan ülkeler büyük ölçekli güneş ve rüzgar santrallerine yöneliyor. Bu santraller pek çok ihtiyacı karşılıyor ancak yüksek enerji yoğunluğu gerektiren uygulamalar için yeterli gelmiyor. Hidrojen bu noktada güçlü bir alternatif olarak öne çıkıyor. Hidrojen yakıldığında yan ürün olarak yalnızca su üretiyor ve bu özelliği onu karbon içermeyen bir enerji taşıyıcısı yapıyor. Sorun ise hidrojenin üretim sürecinde ortaya çıkıyor. Büyük ölçekli tesisler maliyet avantajı nedeniyle metan reformasyonunu tercih ediyor ve bu süreç karbon salınımına yol açıyor. Gerçek anlamda temiz bir hidrojen ekonomisi için üretimin güneş ya da rüzgar enerjisiyle yapılması gerekiyor. Araştırmacılar bu soruna kopolimer bazlı bir sistemle yanıt verdi.
Kopolimer molekülleri sistemi taşıyor
Jena Üniversitesi'nden Ulrich Schubert ve Ulm Üniversitesi'nden Sven Rau liderliğindeki ekip fotokatalitik hidrojen üretimini yeni bir yaklaşımla ele aldı. Geleneksel sistemlerde üretilen hidrojen ayrı tanklarda depolanıyor ve sonradan işleniyor. Bu ekip ise farklı organik yapı taşlarından oluşan kopolimer moleküllerini tercih etti. Kopolimerler kararlı bir iskelet yapısına sahip ve fonksiyonel birimlerle donatılabiliyor. Araştırmacılar bu pil için güçlendirilmiş redoks aktivitesine sahip suda çözünebilen bir kopolimer kullandı. Sistem güneş ışığına maruz kaldığında %80 şarj verimliliğine ulaşıyor. Şarj edilen sistem bu enerjiyi birkaç gün boyunca koruyabiliyor. Enerjiyi geri kazanmak için sisteme bir asit ve bir hidrojen evrim katalizörü ekleniyor. Bu aşamada depolanan elektronlar protonlarla birleşiyor ve hidrojen açığa çıkıyor. Deşarj verimliliği bu noktada %72 seviyesine ulaşıyor.
pH anahtarı hem kontrol hem gösterge işlevi görüyor
Kopolimer bazlı sistem tamamen tersine çevrilebilir redoks reaksiyonlarına dayanıyor. Pil boşaldığında güneş ışığına bırakılarak yeniden şarj edilebiliyor ve bu döngü birden fazla kez tekrarlanabiliyor. Sistemi sıfırlamak için araştırmacılar pH değerini değiştiriyor. pH bu sistemde yalnızca bir kontrol mekanizması olarak görev yapmıyor. Aynı zamanda pilin şarj durumunu gösteren görsel bir gösterge işlevi de üstleniyor. Pil deşarj olduğunda asidin varlığı rengi mordan sarıya dönüştürüyor. Güneş ışığına maruz bırakıldığında sistem sarıdan mora geri dönüyor ve bu renk pilin şarjlı olduğunu gösteriyor. Salınan hidrojen elektrikli araçlardan çelik üretimine kadar geniş bir kullanım alanına sahip.
Schubert bu çalışmanın uygun maliyetli ve ölçeklenebilir güneş enerjisi depolama teknolojileri için yeni perspektifler açtığını ve sürdürülebilir kimyasal temelli bir enerji ekonomisine giden yolda önemli bir yapı taşı sunduğunu belirtti. Rau ise projenin makromoleküler polimer kimyası ile fotokataliz gibi normalde birbirleriyle az temas noktası bulunan alanları bir araya getirmesi nedeniyle bilimsel açıdan da önem taşıdığını vurguladı.
Henüz hiç yorum yapılmamış. İlk yorumu sen yap!
