Temiz enerji arayışında önemli bir adım atan Alberta Üniversitesi (U of A) araştırma ekibi, suyu bileşen elementleri olan hidrojen ve oksijene verimli bir şekilde ayırmanın yeni bir yolunu keşfetti.
Bu yenilikçi yaklaşım, güneş ışığından ve kolay bulunabilen özel malzemelerden yararlanarak, geleceğin yakıtı olarak görülen hidrojeni üretmek için taşınabilir, temiz ve enerji yoğun seçenekler sunma potansiyeline sahip.
Birçok ülke, enerji stratejilerinde fosil yakıtlara sürdürülebilir bir alternatif olarak hidrojene giderek daha fazla yer veriyor.
Mevcut hidrojen üretim yöntemleri genellikle pahalı ve verimsiz olarak kabul ediliyor. Geleneksel yöntemler, elektrik üretmek için güneş panelleri kullanmayı ve ardından bu elektrikle suyu elektroliz etmeyi içeriyor; bu da hem maliyetli hem de enerji açısından kayıplara yol açan bir süreç.
DOĞRUDAN GÜNEŞ IŞIĞIYLA HİDROJEN ÜRETİMİ
Ancak Alberta Üniversitesi ekibinin geliştirdiği yöntem, suyu parçalamak için doğrudan güneş ışığının enerjisinden faydalanıyor.
Bu teknik, daha az enerji gerektiriyor ve potansiyel olarak çok daha ucuz olabilir. Bu çığır açıcı araştırmanın liderliğini Karthik Shankar üstleniyor.
Shankar, güneş ışığını doğrudan kullanarak hidrojen üretmenin, güneş panelleri ve elektroliz gibi geleneksel yöntemlere kıyasla çok daha verimli olduğunu açıklıyor. Peki bu yeni yöntem tam olarak nasıl çalışıyor?
SÜREÇ NASIL İŞLİYOR
Ekibin yaklaşımı, gübrelerde ve idrarda bolca bulunan ucuz ve yaygın bir kimyasal olan ürenin, termal yoğunlaşma polimerizasyonu adı verilen bir işlemle karbon nitrür adlı bir maddeye dönüştürülmesiyle başlıyor.
Bu özel karbon nitrür malzemesi, güneş ışığını emerek elektronlarını enerjilendiriyor ve serbest bırakıyor; bu işlem elektronların eskiden bulunduğu yerde "boşluklar" yaratıyor.
Daha sonra karışıma yine ucuz bir malzeme olan titanyum dioksit ekleniyor ve karbon nitrür ile birleşerek özel bir yapı oluşturuyor.
Bu etkileşim, enerji yüklenmiş elektronları ve boşlukları, faydalı bir reaksiyona girebilecekleri kadar uzun süre ayrı tutmayı başarıyor.
Enerjilenen elektronlar sudaki protonlarla reaksiyona girerek temiz hidrojen gazı (H₂) üretirken, boşluklar ise sudaki hidroksil iyonlarıyla reaksiyona girerek oksijen gazı (O₂) üretiyor.
YÖNTEMİN AVANTAJLARI VE ESNEKLİĞİ
Bu yeni yöntemin bir diğer önemli avantajı ise esnekliği. Nanoteller kullanıldığı için sistem, güneş ışığını farklı açılardan yakalayabiliyor ve bu sayede hem güneşli hem de bulutlu günlerde etkinliğini sürdürebiliyor.
Ayrıca, sistem büyük depolama pillerine ihtiyaç duymuyor çünkü üretilen hidrojen gazı, taşınmaya hazır şekilde enerjiyi kendi içinde depoluyor.
Sürecin ucuz ve bol bulunan malzemeler kullanması, aşırı ısınmaya veya önemli bir kirliliğe yol açmaması nedeniyle, teorik olarak silikon güneş panelleri üretmekten daha çevre dostu olduğu da belirtiliyor.
GELECEK PLANLARI
Alberta Üniversitesi ekibi, bu işlem için üre yerine yine yaygın bir malzeme olan melamin kullanmayı da değerlendiriyor.
Ayrıca, bu yöntemin metanolden hidrojen üretmek için de uyarlanabileceğini düşünüyorlar; bu daha az temiz bir alternatif olsa da hala kullanışlı olabilir.
Araştırmacılar, geliştirdikleri bu yeni tekniğin üç ila beş yıl içinde büyük ölçekli ticari kullanıma hazır olabileceğini öngörüyorlar.
Bu yenilikçi yaklaşımı detaylandıran çalışma, saygın bilim dergisi Journal of the American Chemical Society'de yayınlandı.
