Yapay yapraklar artık doğrudan sıvı yakıt üretebiliyor

Yapay yapraklar artık doğrudan sıvı yakıt üretebiliyor

Yalnızca güneş ışığıyla çalışan yeni bir cihaz, karbondioksit ve suyu doğrudan araba motorlarında kullanılabilecek sıvı yakıtlara dönüştürüyor.

Nature Energy dergisinde sunulan cihaz, yapay yaprağın en son evrimidir. Araştırmacılar, düşük maliyetle sürdürülebilir bir şekilde yakıt üretmek için fotosentezi taklit eden sistemler üzerinde yıllardır çalışıyorlar. Önceki yapay yapraklar karbon monoksit ve hidrojen gibi basit ürünler üretiyordu. Ancak yenisi, enerji açısından yoğun etanol ve propanol yakıtları üreterek ileriye doğru önemli bir adım atıyor.

Cambridge Üniversitesi'nden kimya araştırmacısı ve ortak yazar Motiar Rahaman, "Bu, tek enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanarak karbondioksiti ve suyu doğrudan sıvı çok karbonlu yakıta dönüştürebilen ilk bağımsız yapay yapraktır" diyor. yeni kağıt.
Bitkiler karbondioksit ve sudan şeker üretmek için güneş ışığını kullanır. Bu süreci taklit etmek için araştırmacılar, ışığı emen güneş pilleri ve kimyasal katalizörlere dayalı yapay yapraklar yaptılar.

Cambridge grubu daha önce de birçok yapay yaprak yapmıştı. Güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürme konusunda mükemmel olan perovskit adı verilen bir malzeme sınıfından yapılan böyle bir cihaz, su üzerinde yüzebilir ve bir karbon monoksit ve hidrojen karışımı üretebilir. Bizmut oksiiyodür adı verilen düşük maliyetli ve suya dayanıklı bir ışık emici kullanılarak yapılan bir diğeri, haftalarca hidrojen yakıtı üretti.

Ekip artık karmaşık sıvı yakıtları tek adımda yaparak teknolojiyi daha pratik hale getirdi.

Önceki cihazlarında olduğu gibi bu cihazda da iki adet ışık emici elektrot bulunuyor. Biri perovskitten, diğeri ise gelecek vaat eden bir fotokatalizör olan bizmut vanadattan oluşuyor. Fotokatalistler güneş ışığını emen ve kimyasal reaksiyonlara güç sağlamak için enerji üreten malzemelerdir. Burada bizmut vanadat, suyun güneş enerjisiyle hidrojen ve oksijene bölünmesini tetikliyor.

Yeni çalışmadaki en önemli ilerleme, ekibin bakır ve paladyumdan yapılmış yeni bir katalizör geliştirmesidir. Araştırmacılar bunu, karbondioksit ve suyu sıvı yakıtlara dönüştürmeye olanak tanıyan üç aşamalı özel bir aktivasyon süreciyle tedavi ediyor. Rahaman, "Katalizörlerin ve ışık emicilerin geliştirilmesi ve optimizasyonu ile bunların uygun şekilde bir araya getirilmesi bunu mümkün kıldı" diyor.

Şimdilik, küçük konsept kanıtlayıcı cihazın verimliliği düşük ve büyük miktarlarda yakıt üretmiyor. Ekip şimdi daha fazla güneş ışığını yakıta dönüştürebilmek için ışık emicileri ve katalizörü optimize ediyor.

Bir sonraki adımın, cihazın büyük miktarlarda yakıt üretebilmesi için ölçeğini büyütmek olacağını söylüyor. “Bunu büyük ölçekte geliştirmek kesinlikle mümkün ve biz de bunun üzerinde çalışmaya başladık. Ancak bu teknoloji henüz başlangıç aşamasında ve yaygınlaşması biraz zaman alacak.”

Araştırmacılar, eğer başarılı olursa, bu teknoloji kullanılarak üretilen etanolün, günümüzde benzine karıştırılan biyoetanolden daha sürdürülebilir bir ulaşım alternatifi olacağını söyledi. Günümüzde şekerlerin fermente edilmesiyle üretilen biyoyakıtlar tarım için kullanılabilecek araziyi kaplıyor ve araştırmacılar daha iyi seçenekler arıyor. Gerçek bitkilerden yapay yapraklara geçmek çözüm olabilir.

Kaynak: Anthropocene Magazine published by Future Earth