BİLİM İNSANLARI GÜNEŞ IŞIĞI VE SIVI METAL KULLANARAK SUDAN TEMİZ HİDROJEN ÜRETİYOR
Yeni İşlem, Elektrolizin Önceki Sınırlamalarını Ortadan Kaldırıyor
Yeşil enerji yakıtı olarak hidrojen, uzun zamandır sayısız bilim insanı ve endüstrinin odak noktası olmuştur. Araştırmacılar, enerji, ulaşım, imalat ve tarım sektörlerine güvenilir bir şekilde güç sağlamak ve küresel ekonominin birçok sektöründe üretimi dönüştürmek için yeşil hidrojeni en ekonomik şekilde üretmenin yolunu bulmak için on yıllardır arayış içindedirler.
Baş araştırmacı ve doktora adayı Luis Campos, "Artık sürdürülebilir hidrojen elde etmenin bir yoluna sahibiz; bu yöntem, kolayca erişilebilen deniz suyunu kullanırken, yeşil hidrojen üretimi için yalnızca ışığa dayanıyor" dedi.
Kimya ve Biyomoleküler Mühendislik Fakültesi'nden kıdemli araştırmacı Profesör Kourosh Kalantar-Zadeh, çalışmanın sıvı metallerin doğal kimyasının nasıl hidrojen üretebileceğinin çarpıcı bir örneği olduğunu söylüyor. Ekibi, %12,9'luk maksimum verimlilikle hidrojen üretti ve ekip şu anda ticarileştirme için verimliliği artırmak üzerinde çalışıyor.
“İlk prototip aşamasında, bu teknolojinin verimliliğinin oldukça rekabetçi olduğunu düşünüyoruz. Örneğin, silikon bazlı güneş pilleri 1950'lerde yüzde altı verimlilikle başladı ve 1990'lara kadar yüzde 10'u geçemedi.”
Proje eş lideri Dr. Francois Allioux, "Hidrojen, sürdürülebilir bir gelecek için temiz bir enerji çözümü sunuyor ve Avustralya'nın hidrojen ekonomisindeki uluslararası avantajında çok önemli bir rol oynayabilir" diyor.
Teknolojinin özünde, düşük erime noktasına sahip bir metal olan galyum yer alıyor; bu da katı halden sıvı hale geçmesi için daha az enerjiye ihtiyaç duyduğu anlamına geliyor. Profesör Kalantar-Zadeh'in ekibi, yıllardır yeni malzemeler yaratmak için sıvı metallerin kimyasal ve teknik sınırlarını zorluyor. Galyum parçacıklarının ışığı emme yeteneği dikkatlerini çekti.
Bu bulgunun sonucu olarak, dairesel bir kimyasal işlem kullanan bir teknoloji ortaya çıktı: galyum parçacıkları deniz suyunda veya tatlı suda süspansiyon haline getirilir ve güneş ışığı veya yapay ışık altında aktive edilir. Galyum, su ile reaksiyona girerek galyum oksihidroksit oluşturur ve hidrojen açığa çıkarır.
Profesör Kalantar-Zadeh, "Hidrojeni çıkardıktan sonra, galyum oksihidroksit tekrar galyuma indirgenebilir ve gelecekteki hidrojen üretimi için yeniden kullanılabilir; biz buna döngüsel süreç diyoruz" diyor.
Sıvı haldeki galyum büyüleyici bir elementtir. Oda sıcaklığında katı metal gibi görünür, ancak vücut sıcaklığına ısıtıldığında sıvı metalik havuzlara dönüşür.
Bay Campos, sıvı galyumun yüzeyinin kimyasal olarak çok 'yapışkan olmayan' bir yapıya sahip olduğunu ve normal koşullar altında çoğu malzemenin ona yapışmayacağını söyledi. Ancak suda ışığa maruz kaldığında, sıvı galyum yüzeyinde reaksiyona girer, yavaş yavaş oksitlenir ve aşınır. Bu reaksiyon, yüzeyinde temiz hidrojen ve galyum oksihidroksit oluşturur.
Profesör Kalantar-Zadeh, "Galyumun suyla temas ettiğinde yüksek oranlarda hidrojen üretmenin bir yolu olarak daha önce araştırılmadığı bir gerçek; bu kadar basit bir gözlem daha önce göz ardı edilmişti," diyor.
Sidney Üniversitesi öncülüğünde yürütülen araştırma Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Bilim İnsanları Hidrojen Moleküllerine Neden Bu Kadar Meraklı?
Birçok sektör ve bilim insanı, hidrojenin sera gazı emisyonlarını önemli ölçüde azaltmaya katkıda bulunacak sürdürülebilir bir enerji kaynağı için ideal aday olduğuna inanıyor. Adından da anlaşılacağı gibi, 'yeşil' hidrojen yenilenebilir kaynaklar kullanılarak üretiliyor.
Hidrojen, Dünya'daki en bol elementlerden biridir ve su gibi (suda iki hidrojen molekülü bulunur) çok çeşitli bileşiklerden de elde edilebilir. Hidrojen yandığında, hiçbir kirletici madde üretmez, sadece su açığa çıkarır, ancak yine de yüksek düzeyde enerji veya güç üretebilir.
Yeşil hidrojen üretme çabaları, elektroliz, fotokataliz ve plazma (yapay yıldırım) gibi yöntemler kullanarak su moleküllerindeki atomları parçalayarak hidrojen açığa çıkarmayı amaçlayan 'su ayrıştırma' üzerine yoğunlaşmıştır.
Ancak sudaki hidrojen ve oksijen atomlarını ayırmak için gereken süreç, arıtılmış su kullanma gerekliliği, yüksek maliyet veya düşük hidrojen verimi gibi birçok engelle karşılaştı.
Profesör Kalantar-Zadeh'in ekibinin sıvı galyum ile geliştirdiği yöntem, bu engellerin çoğunu ortadan kaldırıyor. Yöntem hem deniz suyu hem de tatlı su kullanabiliyor ve işlem döngüsel olduğu için reaksiyondaki galyum yeniden kullanılabiliyor.
Profesör Kalantar-Zadeh şunları söyledi: “Yeşil hidrojen üretimi için son derece verimli bir yöntemin ticarileştirilmesine küresel bir ihtiyaç var. Sürecimiz verimli ve ölçeklendirilmesi kolay.”
Ekip şu anda teknolojinin verimliliğini artırmak üzerinde çalışıyor ve bir sonraki hedefleri hidrojen elde etmek için orta ölçekli bir reaktör kurmak.
