Tarım ve Gıda

Yapay Fotosentez Yoluyla Temiz Hidrojen Yakıtı Toplamak

Yeni, bir yapay fotosentez cihazı, tuzlu suyu parçalamak için Güneş ışığından yararlanma verimliliğini iki katına çıkarıyor. Ardından yakıt hücrelerinde kullanılabilen hidrojen üretiyor.

Cihaz ayrıca karbondioksiti tekrar yakıt haline getirecek şekilde yeniden yapılandırılabiliyor.

Hidrojen en temiz yanan yakıttır ve emisyonu sudur. Ancak hidrojen üretimi her zaman çevre dostu değildir. Geleneksel yöntemler doğal gaz veya elektrik gerektirir. Doğrudan Güneş enerjili su bölme denilen yeni cihaz tarafından geliştirilen yöntem, sadece Güneşten gelen su ve ışığı kullanır.

Michigan Üniversitesi’nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan aynı zamanda Montreal’deki McGill Üniversitesi’nde araştırmayı yapan Zetian Mi “Doğayı fotosentez ile yaptıkları gibi kimyasal bir yakıt olarak doğrudan depolayabilirsek, yenilenebilir enerjinin temel sorununu çözebiliriz” diyor.

Yine McGill’de elektrik ve bilgisayar mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan Faqrul Alam Chowdhury, piller olmadan elektrik tasarrufu yapılamayacağından Güneş pillerinin yüksek bir maliyete ve sınırlı bir yaşam süresine sahip olmasının problem olduğunu söyledi.

Cihaz, Güneş pilleri ve silikon ve galyum nitrür (diğer bir deyişle LED‘lerde bulunur) dahil olmak üzere diğer elektronikler gibi yaygın olarak kullanılan malzemelerden yapılır. Sadece Güneş ışığı ve deniz suyuyla çalışan, endüstriye hazır bir tasarıma sahip cihaz, temiz hidrojen yakıtının büyük ölçekli üretimi için araştırma yolunu  açıyor.

Halen üretimde olan doğrudan Güneş enerjili su ayırıcılar, taze veya tuzlu sularda yüzde 1’den daha az sabit solar-hidrojen verimliliğine ulaşmışlardır. Diğer yaklaşımlar, yüksek verime ulaşmak için yüksek asidik çözeltilerin eklenmesini de içerebilen, titanyum dioksit gibi maliyetli, verimsiz veya dengesiz malzemelerin kullanılmasından muzdariptir.

Ancak Mi ve ekibi, yüzde 3’ten fazla Güneş-hidrojen verimliliğine ulaştı. Bu istikrarlı verime ulaşmak için ekip, bir elektrik alanı oluşturan nano boyutlu bir galyum nitrür kulesi inşa etti.

Güneş Enerji İle Suyu Moleküllerine Ayırmak

Galyum nitrür, ışığı veya fotonları, mobil elektronlara ve delikler olarak adlandırılan pozitif yüklü boşluklara dönüştürür. Bu sayede su moleküllerini hidrojen ve oksijene ayırır.

Mi “Bu özel olarak tasarlanmış fotonlar tarafından vurulduğunda, elektrik alanı verimli hidrojen ve oksijen moleküllerinin üretimini sürmek için fotojenere elektron ve deliklerin ayrılmasına yardımcı olur” dedi.

Şu anda, çipin silikon desteği işlevine katkıda bulunmasada, farklı bir etki gerçekleştirebilir. Bir sonraki adım, galyum nitrür kulelerine ışık ve huni şarj taşıyıcılarının yakalanmasına yardımcı olmak için silikonun kullanılması olabilir.

Mi, “Her ne kadar yüzde 3 verim düşük gözükse de, bu süreçle ilgili 40 yıllık araştırmanın içeriğine bakıldığında, aslında büyük bir atılım. Doğal fotosentez, nasıl hesapladığınıza bağlı olarak, yaklaşık yüzde 0.6’lık bir verime sahiptir.” Dedi.

O, yüzde 5’lik verimliliği ticarileştirmenin eşiği olduğunu, ancak ekibinin yüzde 20 veya 30 verimliliğini hedeflediğini ekliyor.

Mi, sonuçtaki karbonu metanol ve sentez gazı gibi hidrokarbonlara dönüştürmek için oksijeninin karbon dioksitini soymaya benzer araştırmalar yürütmektedir. Bu araştırma yolu, bitkilerin yaptığı gibi, atmosferdeki karbondioksiti potansiyel olarak temizleyebilir.

Cihaz, Nature Communications‘da yayınlanan “yardımsız yüksek verim genel saf su bölünmesi için bir fotokimyasal diyot yapay fotosentez sistemi” çalışmasında belgelenmiştir.

Kaynak:
phys
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (2 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close