Güneşten toplanan enerjinin verimli bir şekilde dönüştürülüp saklanması konusu, solar verimliliği arttırmak için çok büyük önem taşıyor. Çoğunlukla güneşten elde edilen enerji dönüştürülüp, büyük yeni nesil bataryalarda depolanıyor. Yeni yapılan araştırmalarda bu enerjinin saklanmasında umut vadeden yeni bir yöntem daha sunuluyor; güneşten elde edilen elektrik akımı ile su moleküllerini hidrojen ve oksijen olarak ayrılıp, daha sonra hidrojenin yakıt olarak kullanılması öngörülüyor. Fakat, solar panelleri verimli bir şekilde suyu hidrojen ve oksijene ayıracak teknolojiye entegre etmek oldukça masraflı.

Bu soruna bir çözüm olabilecek, Nature Communications’da yayımlanan yeni bir çalışmada bilim insanları; kaliteli, verimli solar panelleri çok düşük bir maliyetle doğudan hidrojen üretimine entegre edebilmeyi mümkün kılan yeni bir yöntem geliştirdiklerini duyurdular.

Birçok farklı malzeme doğrudan solar-hidrojen dönüşüm teknolojileri geliştirmek için inceleniyordu fakat yeni yapılan araştırmalar ile 2 boyutlu malzemelerin de bu konuda umut vadettiği anlaşıldı. Genellikle 2 boyutlu malzemeler- oldukça yaygın olarak bilinen grafen gibi- alışılmadık elektronik özelliklere sahipler. Fakat, kullanılabilecek miktarda solar enerjiyi toplamak için çok büyük alanlara ihtiyaç duyuluyor, ayrıca iyi bir performans alabilmek için ince 2 boyutlu malzemelerin üretimi zor olmasının yansıra oldukça da maliyetli.

EPFL’den Kevin Sivula ve çalışma arkadaşları bu sorunu ele alan, birbirine karışmayan iki sıvının arasındaki sınır tabakasını kullanan yenilikçi ve ucuz bir yöntem geliştirdiler. Araştırmacılar, solar enerji ile suyun moleküllerine ayrımı için en iyi iki boyutlu malzemelerden biri olan ‘’tungsten diselenide’’ olarak adlandırılan materyal üzerinde çalışma yürüttüler. Daha önceki çalışmalarda da bu materyalin, yüksek kararlılıkta olarak, solar enerjiyi suyu doğrudan hidrojen yakıta dönüştürmekte kullanılabilmesinin yanı sıra yüksek verimliliğe sahip olduğu belirtilmişti.

Bu malzemenin ince filmini üretmeden önce bilim insanlarının, malzemenin even dispersiyonunu(even dispersion) başarmaları gerekiyordu. Bunu başarmak için araştırmacılar tungsten diselenide tozu ile sonik titreşimleri kullanan sıvı çözücü maddeyi karıştırdılar ve daha sonra bu karışımı stabilize etmek için özel kimyasallar eklediler.

Araştırmacılar daha sonra, sıra dışı bir teknik kullanarak yüksek kaliteli ince filmler ürettiler. Araştırmacılar tungsten diselenide mürekkebini birbirine karışmayan iki sıvının arasındaki sınıra enjekte ettiler. Bu yağ-su etkisiyle araştırmacılar, bu iki sıvının ara yüzeyini bir merdane gibi kullanarak, 2 boyutlu tabakayı minimal kümeleşme(clumping) ve yeniden istifleme(restacking) ile yüksek kalitede ince filme dönüştürmeye zorladılar. Araştırmacılar sıvıları dikkatli bir şekilde aldıktan sonra ince filmi esnek plastik desteğe-yatağa taşıdılar(kapak fotoğrafında üzerinde ince film bulunan plastik desteği görebilirsiniz.) Bu işlemler ayrıca ,geleneksel solar panellerin üretiminden de oldukça düşük maliyetli.

Bu yöntemle üretilen ince filmi test eden araştırmacılar, aynı materyali kullanan fakat farklı yöntemlerle üretilen ince filmlere kıyasla oldukça verimli olduğunu buldular. İnce filmin testlerinde, solar enerjinin hidrojene dönüşümü verimliliği yaklaşık %1 civarındaydı— farklı yöntemlerle üretilen ince filmler arasında oldukça yüksek bir verimlilik ve gelecekte daha yüksek verimlilik elde edilebilmesi için dikkate değer bir potansiyel.

 

Kaynak: