Bilim insanları su ve güneş ışığından yakıt üreten devrim niteliğinde bir yöntem keşfettiler - ancak henüz bitmedi

Bilim insanları su ve güneş ışığından yakıt üreten devrim niteliğinde bir yöntem keşfettiler - ancak henüz bitmedi

Japonya'daki bilim insanları, güneş ışığından ve sudan yenilenebilir hidrojen yakıtı toplayabilen yeni bir kavram kanıtı reaktörü gösterdiler.

Yeni 1.076 fit karelik (100 metrekare) reaktör, su moleküllerinde bulunan oksijen ve hidrojen atomlarını ayırmak için fotokatalitik tabakalar kullanıyor ve böylece hidrojeni yakıt olarak kullanılmak üzere sifonluyor.

Teknoloji henüz emekleme aşamasında olsa da, araştırmanın arkasındaki bilim insanları, daha verimli fotokatalizörler geliştirilebilirse, bu atılımın çeşitli enerji ihtiyaçlarını karşılamak için ucuz, sürdürülebilir hidrojen yakıtı üretimini mümkün kılabileceğini söylüyor. Bulgularını 2 Aralık'ta Frontiers in Science dergisinde yayınladılar.

"Fotokatalizörler kullanılarak güneş ışığıyla çalışan su ayırma, güneşten kimyasala enerji dönüşümü ve depolama için ideal bir teknolojidir ve fotokatalitik malzemeler ve sistemlerdeki son gelişmeler, bunun gerçekleştirilmesine dair umutları artırıyor," dedi Japonya'daki Shinshu Üniversitesi'nde kimya profesörü olan kıdemli yazar Kazunari Domen. "Ancak, birçok zorluk devam ediyor."

Fotokatalizörler ışığa maruz kaldıklarında, su moleküllerini bileşenlerine ayıran kimyasal reaksiyonları hızlandırırlar. Ancak, suyu tek seferde hidrojen ve oksijene ayrıştıran mevcut "tek adımlı" katalizörlerin çoğu son derece verimsizdir ve hidrojen yakıtının çoğunun fosil yakıt olan doğal gaz kullanılarak rafine edilmesine neden olur.

Bu çıkmazı aşmanın bir yolunu bulmak için, yeni çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, bir adımda oksijeni ayıran ve bir sonraki adımda hidrojeni uzaklaştıran daha sofistike iki adımlı bir işlem kullanan bir fotokatalizörü incelediler.

Bu işlem için bir fotokatalizör yaratmak, bilim insanlarının üç yıl boyunca çalışan ve laboratuvarda kullanılan ultraviyole ışıktan daha iyi çalışan gerçek güneş ışığını kullanarak prototip reaktörlerini inşa etmelerini sağladı.

Shinshu Üniversitesi'nde araştırmacı olan ilk yazar Takashi Hisatomi, açıklamasında "Ultraviyoleye duyarlı bir fotokatalizör kullanan sistemimizde, güneş enerjisi dönüşüm verimliliği doğal güneş ışığı altında yaklaşık bir buçuk kat daha yüksekti" dedi. "Simüle edilmiş standart güneş ışığı, biraz yüksek enlem bölgesinden bir spektrum kullanır. Doğal güneş ışığının simüle edilmiş referans güneş ışığından daha fazla kısa dalga boylu bileşene sahip olduğu bir alanda, güneş enerjisi dönüşüm verimliliği daha yüksek olabilir."

Bu ümit verici kazanımlara rağmen, reaksiyonun verimliliği ticari kullanım için hala çok düşük.

Hisatomi, "Şu anda, simüle edilmiş standart güneş ışığı altındaki verimlilik en iyi ihtimalle %1'dir ve doğal güneş ışığı altında %5 verimliliğe ulaşmayacaktır," dedi.

Verimliliği artırmak için önemli adımlar atmak amacıyla, bilim insanları başkalarını daha iyi fotokatalizörler ve daha büyük reaktörler yaratmaya çağırdı. Güvenlik üzerindeki çalışmalar da hayati önem taşıyacak: Hidrojen yakıt rafinasyonu ayrıca iki aşamalı işlemde güvenli bir şekilde atılabilen patlayıcı yan ürün oksihidrojen üretir.

Domen, "Geliştirilmesi gereken en önemli husus, fotokatalizörler tarafından güneşten kimyasal enerjiye dönüşüm verimliliğidir," dedi. "Pratik bir düzeye yükseltilirse, birçok araştırmacı seri üretim teknolojisi ve gaz ayırma süreçlerinin yanı sıra büyük ölçekli tesis inşaatı üzerinde ciddi bir şekilde çalışacaktır. Bu ayrıca, politika yapıcılar da dahil olmak üzere birçok insanın güneş enerjisi dönüşümü hakkındaki düşünme biçimini değiştirecek ve güneş yakıtlarıyla ilgili altyapı, yasa ve düzenlemelerin gelişimini hızlandıracaktır."

Kaynak: Live Science