Çığır açan bir yenilikte, araştırmacılar, suyu arabalarda kullanılan temiz hidrojen yakıtına dönüştürebilen yeni tip “akciğerler” yarattılar.
Havada bulunan oksijenin alınıp, dağıtılarak karbondioksitin atılması akciğerler sayesinde olur. Akciğerlerin dış kısmı kaygan bir zar ile kaplıdır. Nefes aldığımızda, akciğerlerimiz oksijen ile dolar ve kana karışır. Karbondioksit, kan dolaşımı ile akciğerlerdeki hava keseciklerine gelerek dışarıya atılır.
Stanford Üniversitesi‘ndeki Yi Cui ve meslektaşları, elektrolitik katalizörlerin verimliliğini artırmak için insan akciğerlerini taklit ederek; suyu ayırıp, hidrojen üretmede kullanılan kimyasal reaksiyonların oranını artıran malzemeler kullanmaya başladılar. Suyu temiz bir enerji kaynağı olan hidrojen yakıtına dönüştüren, akciğer benzeri yeni bir cihaz yarattılar. Cihaz, hidrojen yakıtı üretmek için kullanılan güç reaksiyonları için benzer bir prensip kullanır.
Sürecin iyileştirilmesi ile bir gün hem hidrojen araçlarına güç vermek için kullanılan hem de cep telefonlarından şehirlere kadar her şeyi güçlendirmek için kullanılan yakıt hücrelerinden daha iyi hale getirebilir.
Cui ve ekibi, cihazın bir tarafına suyu iten küçük gözenekli 12 nanometre kalınlığında bir plastik film yaptılar. Filmin diğer tarafı, kimyasal reaksiyonlarda rol alan altın ve platin nanoparçacıklar ile kaplandı. Film daha sonra yuvarlanarak, iç kısımdaki metal tabaka ile küçük bir kese yapmak için kenarları kapatıldı.
Suyu bileşenlerine ayırmak için; bir voltaj uyguladıklarında, hidrojen ve oksijen gazları akciğer benzeri aparata girer ve poşetin içindeki iletken metallerden geçerken enerji oluştururlar. Genellikle yakıt hücrelerinde kullanılan karbon bazlı filmler bu işlem sırasında baloncuklar yaratabilir ve bu da enerji kaybına neden olur. Fakat bu yeni akciğer benzeri cihaz kabarcıkları minimize eder. Çünkü küçük gözenekler gazın membrandan ve içindeki basınçtan geçme hızını kontrol eder.
Cui ve ekibi, akciğer benzeri cihazlarının, enerjiyi dönüştürmede kullanılan aynı zarın düz bir konfigürasyonuna göre % 32 daha verimli olduğunu buldu. Ayrıca, malzeme de uzun süre dayanıklı. Ekip, reaksiyonu akciğer benzeri mimariden 250 saat boyunca geçirdiğinde, katalitik aktivitesi yüzde 97 oranında korundu. Geleneksel bir karbon bazlı membran ile karşılaştırıldığında, sadece 75 saat içinde aktivitesinin %74’ünü kaybettiği görüldü.
Cui: “Akciğer dallanma yapısına sahiptir, ancak bunların her biri için bir anot ve katodumuz olması gerekir ve bunların çoğunun birbirine yakın olması o kadar verimli değildir. Akciğer bize gazın nasıl verileceğini öğretti. Bu yapıyı büyütmek için başka bir form bulmamız gerekecek.”
Bir sonraki adım, bu küçük torbaların çoğunu içeren bir sistem kurmaktır, ancak bir akciğer gibi görünmeyebilir. Şimdilik, ekip cihazın tasarımını büyütmeye ve daha yüksek sıcaklıklara tolerans gösterecek bir yol bulmaya odaklanacak. çünkü şu anda, uygulamalarını sınırlandıran tek şey 100°C’nin üzerinde çalışmamasıdır.
