ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Az Bulutlu

Temiz Enerji Buluşu: Hidrojen Üretmek Zor, Ama Araştırmacılar Az Önce Büyük Bir Engeli Çözdü

26.07.2021
32
Temiz Enerji Buluşu: Hidrojen Üretmek Zor, Ama Araştırmacılar Az Önce Büyük Bir Engeli Çözdü

Takımın deneysel su ayırma aparatı. Kredi: Cockrell Mühendislik Okulu, Austin Texas Üniversitesi

On yıllardır, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, temiz bir enerji kaynağı olarak hidrojen üretmek için anahtar reaksiyonu oluşturmak için güneş enerjisini kullanmanın yollarını aradılar – su moleküllerini hidrojen ve oksijen oluşturmak üzere bölmek. Ancak, bu tür çabalar çoğunlukla başarısız oldu çünkü iyi yapmak çok maliyetliydi ve düşük maliyetle yapmaya çalışmak düşük performansa yol açtı.

Şimdi, Austin’deki Texas Üniversitesi’nden araştırmacılar, oksijen moleküllerini sudan verimli bir şekilde ayırmak için güneş ışığını kullanarak denklemin yarısını çözmenin düşük maliyetli bir yolunu buldular. Son zamanlarda yayınlanan bulgu, Doğa İletişimi, enerji altyapımızın önemli bir parçası olarak hidrojenin daha fazla benimsenmesine yönelik bir adımı temsil ediyor.

1970’lerin başlarında, araştırmacılar hidrojen üretmek için güneş enerjisi kullanma olasılığını araştırıyorlardı. Ancak, kilit kimyasal reaksiyonları verimli bir şekilde gerçekleştirebilen bir cihaz için gereken özelliklerin kombinasyonuna sahip materyallerin bulunamaması, onu ana yöntem olmaktan alıkoymuştur.

Fotoanot Cihazı

Grafik, fotoanot cihazının temel geometrisini ve işlevselliğini gösterir. Kredi: Cockrell Mühendislik Okulu, Austin Texas Üniversitesi

Cockrell Okulu Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nde profesör olan Edward Yu, “Güneş ışığını emmede iyi olan ve aynı zamanda su ayırma reaksiyonları gerçekleşirken bozulmayan malzemelere ihtiyacınız var” dedi. “Güneş ışığını emmede iyi olan malzemelerin, su ayırma reaksiyonu için gerekli koşullar altında kararsız olma eğiliminde olduğu, kararlı malzemelerin ise güneş ışığını zayıf soğurma eğiliminde olduğu ortaya çıktı. Bu çelişkili gereksinimler sizi görünüşte kaçınılmaz bir takasa doğru yönlendirir, ancak birden fazla malzemeyi (silikon gibi güneş ışığını verimli bir şekilde emen ve silikon dioksit gibi iyi bir stabilite sağlayan başka bir malzemeyi) tek bir cihazda birleştirerek bu çelişki çözülebilir. ”

Bununla birlikte, bu başka bir zorluk yaratır – güneş ışığının silikonda soğurulmasıyla oluşturulan elektronlar ve delikler, silikon dioksit tabakası boyunca kolayca hareket edebilmelidir. Bu genellikle silikon dioksit tabakasının birkaç nanometreden fazla olmamasını gerektirir, bu da silikon emiciyi bozulmadan korumadaki etkinliğini azaltır.

Bu atılımın anahtarı, düşük maliyetle gerçekleştirilebilen ve yüksek üretim hacimlerine ölçeklendirilebilen kalın bir silikon dioksit tabakası boyunca elektriksel olarak iletken yollar yaratma yönteminden geldi. Oraya ulaşmak için Yu ve ekibi, ilk olarak yarı iletken elektronik çiplerin üretiminde kullanılan bir teknik kullandı. Silikon dioksit tabakasını ince bir alüminyum filmle kaplayarak ve ardından tüm yapıyı ısıtarak, silikon dioksit tabakasını tamamen köprüleyen nano ölçekli alüminyum “sivri uçlar” dizileri oluşturulur. Bunlar daha sonra kolayca su ayırma reaksiyonlarını katalize etmeye yardımcı olan nikel veya diğer malzemelerle değiştirilebilir.

Güneş ışığı ile aydınlatıldığında, cihazlar oksijen molekülleri oluşturmak için suyu verimli bir şekilde oksitleyebilir ve aynı zamanda ayrı bir elektrotta hidrojen üretebilir ve uzun süreli çalışma altında olağanüstü stabilite sergileyebilir. Bu cihazları oluşturmak için kullanılan teknikler, yarı iletken elektroniklerin üretiminde yaygın olarak kullanıldığından, seri üretim için ölçeklendirilmesi kolay olmalıdır.

Ekip, teknolojiyi ticarileştirmek için geçici bir patent başvurusunda bulundu.

Hidrojenin üretilme şeklini iyileştirmek, uygulanabilir bir yakıt kaynağı olarak ortaya çıkmasının anahtarıdır. Günümüzde hidrojen üretiminin çoğu, buhar ve metan ısıtma yoluyla gerçekleşir, ancak bu, büyük ölçüde fosil yakıtlara dayanır ve karbon emisyonları üretir.

Hidrojen üretmek için daha çevre dostu yöntemler kullanan “yeşil hidrojene” doğru bir baskı var. Ve suyu bölme reaksiyonunu basitleştirmek, bu çabanın önemli bir parçasıdır.

Hidrojen, bazı benzersiz niteliklere sahip önemli bir yenilenebilir kaynak olma potansiyeline sahiptir. Halihazırda önemli endüstriyel süreçlerde önemli bir role sahiptir ve otomotiv endüstrisinde kendini göstermeye başlamıştır. Yakıt hücresi pilleri, uzun mesafeli kamyon taşımacılığında umut verici görünüyor ve hidrojen teknolojisi, koşullar olgunlaştığında üretilen fazla rüzgar ve güneş enerjisini depolama yeteneği ile enerji depolaması için bir nimet olabilir.

Ekip, ileriye dönük olarak, reaksiyon hızını artırarak su ayırmanın oksijen kısmının verimliliğini artırmak için çalışacak. Araştırmacıların bir sonraki büyük zorluğu, denklemin diğer yarısına geçmek.

Yu, “İlk önce reaksiyonun oksijen tarafını ele alabildik, bu daha zorlu kısım,” dedi Yu, “ama su moleküllerini tamamen bölmek için hem hidrojen hem de oksijen evrimi reaksiyonlarını gerçekleştirmeniz gerekiyor, bu yüzden bir sonraki adımımız bu. adım, reaksiyonun hidrojen kısmı için cihazlar yapmak için bu fikirleri uygulamaya bakmaktır.”

Referans: Soonil Lee, Li Ji, Alex C. De Palma ve Edward T. Yu, 25 Haziran 2021, “İnce film reaksiyonları ve elektrodepozisyon kullanılarak üretilen su oksidasyonu için ölçeklenebilir, yüksek düzeyde kararlı Si bazlı metal yalıtkan-yarı iletken fotoanotlar”, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038 / s41467-021-24229-y

Bu araştırma, ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından Mühendislik Müdürlüğü ve Malzeme Araştırma Bilim ve Mühendislik Merkezleri (MRSEC) programı aracılığıyla finanse edildi. Yu, projede UT Austin öğrencileri Soonil Lee ve Alex De Palma ile birlikte Çin’deki Fudan Üniversitesi’nde profesör olan Li Ji ile çalıştı.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.