Bilim insanları %95 daha az iridyum içeren ucuz hidrojen yakıtının peşinde

[™ Admin]

Bilim insanları %95 daha az iridyum içeren ucuz hidrojen yakıtının peşinde

Japonya'daki RIKEN Sürdürülebilir Kaynak Bilimi Merkezi'nden (CSRS) araştırmacılar, ucuz hidrojen yakıt üretiminin gizli sırrını bulmuş olabilir. Görünen o ki işin sırrı, biraz manganezin günümüzde yaygın olarak ihtiyaç duyulan çok daha nadir bulunan iridyumla karıştırılması olabilir.

Şu anda hidrojen üretimi, su bağlarını kıracak ve hidrojeni serbest bırakacak bir katalizöre ihtiyaç duyuyor. Şu ana kadar keşfedilen bu katalizörlerin en iyisi iridyumdur.

Bununla birlikte, bu nadir geçiş metalinin elde edilmesi çok zordur, bu da toplu olarak kullanılmasını pahalı hale getirir. Araştırmanın ilk yazarlarından Shuang Kong, "İridyum o kadar nadir ki, küresel hidrojen üretimini terawatt ölçeğine çıkarmak için 40 yıllık iridyum gerektiği tahmin ediliyor" diyor.

Ancak RIKEN araştırmacıları, manganezin bazı ağır işlerin üstesinden gelmeye yardımcı olabileceğini ve ihtiyaç duyulan iridyum içeriğinin %95'e kadar azaltılmasını mümkün kıldığını buldu. Önemli olan, ana katalizör olarak iridyumun bu kadar azaltılmasının hidrojen üretimini kayda değer bir şekilde etkilememesidir.
Bu keşif büyütülürse, hidrojen yakıtının karbon bazlı yakıtlara gerçekçi bir alternatif olmasına yardımcı olabilir.

Manganez “yeşil hidrojen” geleceğinin sırrı mı?

Dünyanın %70'inin yakıt üretimi için gereken ham kaynak olan su ile kaplı olduğu göz önüne alındığında bu özellikle doğrudur. Ancak fosil yakıt bazlı enerji üretimine rakip olacak ölçekte sudan hidrojen çıkarmak henüz mümkün değil.

Mevcut küresel enerji üretimi yaklaşık 18 terawatttır. Fosil yakıtların yerini alacak alternatif ve çevre dostu enerji üretim yöntemlerinin aynı oranda elektrik üretebilmesi gerekiyor.

Ekip, yaygın toprak metallerini kullanarak sürdürülebilir katalizörler geliştirmeye çalışıyor. Son zamanlardaki başarıları, manganez oksidi katalizör olarak kullanarak yeşil hidrojen üretimini yüksek seviyede dengelemeyi içeriyordu. Ancak bu yöntemin endüstriyel düzeyde üretime ulaşması birkaç yıl alabilir.

Nakamura, "Nadir metal ve yaygın metal bazlı elektrolizörler arasındaki boşluğu doldurmanın bir yoluna ihtiyacımız var, böylece yıllar içinde tamamen sürdürülebilir yeşil hidrojene kademeli bir geçiş yapabiliriz" diyor.

Araştırmacılar, daha az iridyum kullanarak proton değişim membranlı (PEM) elektrolizörde hidrojen üretimini sürdürmenin bir yolunu keşfettiler. Bunu, tek tek iridyum atomlarını bir manganez oksit parçası üzerine yayarak, bunların bir araya toplanmasını önleyerek başardılar.

Daha fazla araştırmaya ihtiyaç var

Yeni katalizörle, 3000 saatin üzerinde (yaklaşık dört ay) %82 verimle, herhangi bir bozulma olmaksızın sürekli olarak hidrojen üretimi mümkün oldu. Ortak yazar Ailong Li, "Manganez oksit ve iridyum arasındaki beklenmedik etkileşim başarımızın anahtarıydı" diyor.

"Bunun nedeni, bu etkileşimden kaynaklanan iridyumun nadir ve oldukça aktif +6 oksidasyon durumunda olmasıdır" diye ekledi. Nakamura, yeni katalizörle elde edilen hidrojen üretim seviyesinin, anında kullanım açısından yüksek bir potansiyele sahip olduğuna inanıyor.

"Katalizörümüzün gerçek dünya uygulamalarına kolayca aktarılabilmesini bekliyoruz" diyor ve ekliyor: "Bu da mevcut PEM elektrolizörlerinin kapasitesini hemen artıracak."

Ekip, ileriye dönük olarak orijinal iridyum-manganez katalizörünü geliştiren endüstri ortaklarıyla çalışmaya başladı. Ayrıca gerekli iridyum miktarını daha da azaltmak için iridyum ve manganez oksit arasındaki kimyasal etkileşimi incelemeye devam etmeyi planlıyorlar.

Kaynak: IE