Hidrojen Yakıt Üretme Reaksiyonunun İndirgenme Basamağı %100 Verimle Gerçekleştirildi

Eğer suyu moleküler parçalarına ucuz bir şekilde ayırmanın yöntemi bulunabilirse, tamamen temiz ve yenilenebilir ucuz enerji kaynağı olan hidrojen yakıta erişimimiz artabilir. Hidrojen yakıtın oksijen..
Görsel Telif:

Eğer suyu moleküler parçalarına ucuz bir şekilde ayırmanın yöntemi bulunabilirse, tamamen temiz ve yenilenebilir ucuz enerji kaynağı olan hidrojen yakıta erişimimiz artabilir. Hidrojen yakıtın oksijen ile yakılması reaksiyonunun sonucunda su meydana geldiği için, hidrojen yakıtın herhangi bir çevresel zararı bulunmuyor. Teoride bu yakıtı elde etmek de oldukça basit. Suyu alıp elektrik devresinde döndürmek, hidrojen ve oksijen elde etmek için yeterli. Fakat bu süreçte oldukça fazla elektrik kullanıldığı için, tam olarak uygulanabilirliği yok.

Yeni yapılan bir araştırmada ise, araştırmacılar yukarıda anlattığımız 2 basamaklı sürecin biri olan indirgenme adımında %100 verimlilik elde edebildiklerini duyurdular. Bu alandaki önceki rekorun yaklaşık %60 olduğu düşünülürse, hidrojen yakıt üzerine yapılan çalışmalarda büyük bir adım atıldığı söylenebilir. Araştırmacıların önermesine göre; sürecin diğer basamağı olan yükseltgenme(oksidasyon) adımının da verimi artırılırsa, hidrojen yakıtla çalışan taşıtlarla ve elektronik cihazlarla artık çok daha sık karşılaşacağız.

Nano Letters’da yayımlanan çalışmada uygulanan süreç oldukça verimli çünkü bilim insanları bu süreç için gereken enerjiyi tamamen ışık kullanarak sağladılar ve nanoçubukları da katalizör olarak kullandılar. Genellikle okul kitaplarında katalizörlerin kimyasal maddeler olduğu anlatılır; fakat 50 nanometre uzunluğundaki nanoçubuklar fotokatalizör olarak bu sistem içerisinde kullanılabiliyor. Nanoçubuklar ışık kaynağından fotonları soğuruyorlar ve daha sonra bu elektronları suyun hidrojen ve oksijen olarak ayrılmasına yardımcı olacak şekilde bırakıyorlar.

Burada bir dip not düşelim. Suyun içerisinde 2 hidrojen ve 1 oksijen atomu olmak üzere 3 atom bulunur. Suyun kimyasal formülü de H2O’dur. Suyun hidrojen ve oksijene ayrılması reaksiyonu da tek aşamada gerçekleşmez. Toplam reaksiyon için 2 mol suyun tepkimeye sokulması ve daha sonra yükseltgenme-indirgenme süreçlerinden geçmesi gerekir.

Yükseltgenme yarı reaksiyonunda, dört tek hidrojen atomu ve bir oksijen molekülü(O2) üretilir. Üretilen oksijen molekülü bu aşamada atılır. İndirgenme yarı reaksiyonunda ise, dört tek hidrojen(H) atomu elektronlar eklenerek iki adet H2 molekülüne dönüştürülür ve hidrojenin kullanışlı formu olan H2 gazı elde edilir.

Yukarıda anlattığımız toplam reaksiyonun 2. yarı reaksiyonu olan indirgenme reaksiyonu üzerinde çalışan bilim insanları, bu yarı reaksiyonu nanoçubuklarla ürettikleri elektronlar sayesinde %100 verimle gerçekleştirmeyi başardılar.

Bu verimlikte, indirgenme yarı reaksiyonunda her bir nanoçubuk her saniyede yaklaşık 100 H2 molekülü üretebiliyor. Her bir örneğin yaklaşık 600 trilyon nanoçubuk içerdiği düşünülürse, çok kısa sürede oldukça fazla hidrojen yakıt üretmek mümkün hale geliyor.

Bu verimin elde edilmesindeki anahtar nokta, süreç içerisine tanımlanmış şişe boynu- yani aslında her bir elektron katalizörden ayrıldığında, arkasında boş bir hücre bırakıyor ve daha sonra sürecin işlemeye devam etmesi için bunun ortadan kaldırılması gerekiyor. Bilim insanları bu süreci kolaylaştırmak için nanoçubukları yeniden tasarladılar ve verimliliği %58.5’den %100’e çıkardılar.

Şu anda bu sistemin çalışması için oldukça yüksek pH değerleri gerekiyor ayrıca nanoborular da zamanla aşınıyorlar. Araştırmacılar şimdi bu sistemi günlük hayatta daha da uygulanabilir hale getirmeye ve mükemmelleştirmeye çalışıyorlar.


İlgili Makale: Nano Lett., Article ASAP DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04813 Publication Date (Web): January 20, 2016


 

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak istersen
Patreon üzerinden
aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsin.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv