Güney Kore, Seul’deki Temel Bilimler Enstitüsü (IBS) Nanopartikül Araştırma Merkezi’nde Profesör Hyeon Taeghwan liderliğindeki bir araştırma ekibi, seri hidrojen üretimi için yeni bir fotokatalitik platform geliştirdi.
Nature Nanotechnology’de yayımlanan makaleye göre, grubun fotokatalitik matris üzerindeki çalışması, film veya panel türleri gibi geleneksel hidrojen üretim platformlarına göre belirgin avantajlarla verimli hidrojen evrimi reaksiyonuna izin veren yüzebilir bir fotokatalitik matrisin geliştirilmesine yol açtı.
Çevre kirliliği ve iklim değişikliği gibi küresel zorluklar nedeniyle alternatif enerjinin önemi son zamanlarda artmıştır. Alternatif enerji kaynakları için çeşitli adaylar arasında, fotokataliz yoluyla hasat edilen hidrojen enerjisi, sürdürülebilir yeşil enerji üretimi için özellikle ilgi çekicidir.
Mevcut sistemler genellikle katalizör tozunu veya nanopartikülleri, su altına daldırılan partiküllü tabaka tipi, film tipi ve düz panel tipi platformlar gibi farklı yüzeylere sabitler. Bu sistemler katalizörlerin süzülmesi, zayıf kütle transferi ve ters reaksiyonlar gibi pratik sorunlarla da karşı karşıyadır. Ayrıca, üretilen hidrojeni sudan ayırmak ve toplamak için ek cihazlara ihtiyaç duyarlar, bu da cihazın karmaşıklığına katkıda bulunur ve maliyetleri artırır.
Dr. Hyeon liderliğindeki IBS bünyesinden Nanopartikül Araştırma Merkezi ekibi, verimli hidrojen üretimi için su üzerinde yüzen yeni bir tür fotokatalitik platform tasarladı. Bu yeni platform, bir üst fotokatalitik katman ve bir alt destek katmanından oluşan iki katmanlı bir yapıya sahiptir.
Her iki katman da platforma yüksek yüzey gerilimi sağlayan gözenekli bir yapısal polimerden oluşmaktadır. Ayrıca platform, içi gazla dolu katı bir madde olan ve düşük yoğunluk sergileyen kriyo aerojel formunda üretilmiştir. Sonuç olarak, fotokatalizörlerle gömülü bu elastomer-hidrojel su üzerinde yüzebilir.
Bu platform, fotokatalitik hidrojen evrimi reaksiyonunda belirgin avantajlar sergilemektedir. İlk olarak, su tarafından ışığın zayıflatılması önlenerek verimli güneş enerjisi dönüşümü sağlanır. İkincisi, ürün olan hidrojen gazı, ters oksidasyon reaksiyonlarından kaçınarak ve yüksek reaksiyon verimini koruyarak havaya kolayca yayılabilir. Üçüncü olarak, su, gözenekliliği nedeniyle elastomer-hidrojel matrisinin içinde bulunan katalizörlere kolayca sağlanabilir. Son olarak, katalizörler, sızıntı sorunları olmadan uzun süreli çalışma için matris içinde sabit bir şekilde immobilize edilir.
Araştırmacılar, geleneksel daldırılmış platforma kıyasla yüzebilir platformun üstün hidrojen evrimi performansını deneysel olarak kanıtladılar. Ayrıca, potansiyel sanayileşme için gerekli olan platformun ölçeklenebilirliği de doğal güneş ışığı altında gösterilmiştir. Yüzebilir fotokatalitik platform tarafından 1 m2 alana sahip bakır tek atomu ve titanya katalizörleri kullanılarak yaklaşık 80 mL hidrojen üretilebileceği doğrulanmıştır.
Çeşitli mikroorganizmalar ve yüzen maddeler içeren deniz suyunda 2 hafta çalıştıktan sonra bile platformun hidrojen evrimi performansından ödün verilmemiştir.
Prof. Kim şöyle diyor: “Önerilen platform, polietilen tereftalat şişeleri gibi evsel atıkları çözen çözeltilerden bile hidrojen üretebilir. Sonuç olarak platform, atıkların geri dönüşümü için bir çözüm olabilir ve bu da çevre dostu bir topluma katkıda bulunur.”
Özellikle, bu çalışma sadece hidrojen üretimi ile sınırlı olmayan verimli fotokataliz için genelleştirilmiş bir platform sunmaktadır. Genel platformun yüzebilir aerojel malzeme özelliklerini değiştirmeden, istenen çeşitli kullanımlar için katalitik bileşeni değiştirmek mümkündür.
Bu, platformun oksijen evrimi reaksiyonu, hidrojen peroksit üretimi ve çeşitli organik bileşiklerin üretimi gibi diğer fotokatalitik reaksiyonlara geniş bir şekilde uygulanabilirliğini garanti eder.
Prof. Hyeon “Bu çalışma fotokataliz alanında büyük bir ilerleme kaydetmekte ve dünya standartlarında bir performansla denizde yeşil hidrojen üretiminin potansiyelini ortaya koymaktadır. Platformumuzun ayırt edici malzeme özellikleri, yüksek performansı ve fotokataliz alanındaki geniş uygulanabilirliği şüphesiz alternatif enerjide yeni bir sayfa açacaktır,” dedi. [1]Newly developed hydrogel nanocomposite for the mass production of hydrogen[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Newly developed hydrogel nanocomposite for the mass production of hydrogen |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
