Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Oregon Devlet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nden kimya mühendisliği profesörü Zhenxing Feng; "Otomobiller için yakıt hücreleri ve amonyak gibi birçok yararlı kimyasalın üretimi gibi hayatımızın birçok yönü için önemli olduğu için bulgular önemlidir. Ayrıca metallerin rafine edilmesinde, plastik gibi insan yapımı malzemelerin üretilmesinde ve bir dizi başka amaç için kullanılıyor." dedi.

Feng, elektrokimyasal bir katalitik süreçle suyu bölerek hidrojen üretmenin, metan buhar reforming olarak bilinen bir karbon dioksit üreten süreç yoluyla doğal gazdan hidrojen elde etmeye yönelik geleneksel yöntemden daha temiz ve daha sürdürülebilir olduğunu söyledi. Ancak daha çevreci tekniğin maliyeti piyasada bir engel teşkil ediyor.

Temiz hidrojen üretim sürecinin verimliliğini büyük ölçüde artırabilecek katalizörleri tasarlamanın yollarını tanımlayan yeni bulgular Science Advances ve JACS Au'da yayınlandı.

Feng, reaksiyon süreçlerini kolaylaştırmada katalizörlerin genellikle yapısal değişiklikler yaşadığını söyledi. Bazen değişiklikler tersine çevrilebilir, diğer zamanlarda geri döndürülemez ve geri döndürülemez yeniden yapılanmanın bir katalizörün kararlılığını bozduğuna ve bu da reaksiyon verimliliğini düşüren katalitik aktivite kaybına yol açtığına inanılır. 

Feng, OSU Doktora öğrenci Maoyu Wang ve araştırma ortakları, reaksiyonda katalizörlerin yeniden yapılandırılmasını incelediler ve daha sonra hidrojen üretmek için oldukça verimli bir katalitik süreç elde etmek için yüzey yapılarını ve bileşimlerini atomik ölçekte manipüle ettiler. Amorf iridyum hidroksite dayanan bir katalizörün aktif fazı, orijinal perovskite yapısının 150 katı ve yaygın ticari katalizör olan iridyum oksitten üç kat daha iyi bir verimlilik sergiledi.  Feng, "Hidrojen üretimi için önemli ölçüde daha iyi katalizörler olduğu ortaya çıkan, geri dönüşü olmayan değişikliklere uğrayan en az iki grup malzeme bulduk. Bu kilogram başına 2 dolar ve nihayetinde kilogram başına 1 dolar hidrojen üretmemize yardımcı olabilir. Bu, mevcut endüstrilerdeki kirletici süreçten daha ucuz ve ABD'nin 2030 yılına kadar sıfır emisyon hedefine ulaşmasına yardımcı olacak." dedi.

Feng, ABD Enerji Bakanlığı Hidrojen ve Yakıt Pili Teknolojileri Ofisi'nin, temiz hidrojenin maliyetini düşürmeye yönelik Hydrogen Energy Earthshot hedefinin bir parçası olarak, 2025 yılına kadar kilogram başına 2 ABD Doları ve 2030 yılına kadar kilogram başına 1 ABD Doları'ndan temiz hidrojen üretebilecek teknolojilerin ölçütlerini oluşturduğunu belirtiyor. 

Su elektroliz teknolojisi Feng'in grup bölünmüş suyuna yenilenebilir kaynaklardan kullandığı elektriğin odaklı olduğunu temiz hidrojen üretimi yapmakta. Bununla birlikte, prosesteki bir anahtar yarı reaksiyonun, oksijen evrimi reaksiyonunun veya bir elektrokimyasal reaksiyonun teorik potansiyeli arasındaki farkın yüksek aşırı potansiyeli nedeniyle, suyun parçalanmasının veriminin düşük olduğunu söyledi. 

Feng, "Katalizörler aşırı potansiyeli düşürerek ve böylece hidrojen üretimi için toplam maliyeti düşürerek su ayırma reaksiyonunu teşvik etmek için kritik öneme sahiptir. JACS Au'daki ilk çalışmamız bizim için temel oluşturdu ve Science Advances makalemizde gösterildiği gibi, artık istenen yapı ve bileşime sahip katalizörler tasarlamak için yüzeydeki atomları daha iyi manipüle edebiliyoruz." dedi.

Kaynak:phys.org

Makale