Bilim İnsanları Deniz Suyundan Hidrojen Elde Etmeyi Başardı

Deniz suyu dünyadaki suyun yaklaşık yüzde 97'sini oluşturuyor. 2019'da, Stanford kimyagerlerinden oluşan bir ekip, bir gün deniz suyunun arabalara ve binalara güç verebilmesi için kullanılabilecek hidrojene dönüştürmenin bir yolunu buldular.

Genellikle enerji depolamanın "kutsal kasesi" olarak adlandırılan, suyun hidrojene ve oksijeni elektrolize ederek ekonomik ve verimli bir şekilde dönüştürebilmek onlarca yıldır bilim insanlarının gündemini meşgul etmiştir.

Hidrojen başına depolanan enerji miktarı doğal gazdan kabaca iki buçuk kat daha fazladır ve en önemlisi, enerji için hidrojen yakmanın tek yan ürünü sudur. Gelecekte hidrojen, otomobillerden binalara kadar her şeye güç verebilir; ancak küresel ölçekte sudan hidrojen üretmek, diğer birçok endüstriyel işlemin yanı sıra içme için gerekli olan arıtılmış su kaynaklarına bir yük getirebilir.

Bu gerçeği göz önünde bulundurarak, Stanford Üniversitesi'nden bir kimyager ekibi, dünyadaki suyun yaklaşık yüzde 97'sini oluşturan deniz suyunu hidrojene dönüştürmenin bir yolunu buldular. Bulgular Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı'nda (PNAS) yayınlandı.

Tipik bir elektrolizör, bir elektrolit çözeltisine batırılmış ve bir zar ile ayrılmış iki metal elektrottan (anot ve katot) oluşur. Elektrik çözeltiden geçtiğinde, oksijen anottan ve hidrojen katottan kabararak ayrılır. Hidrojeni sudan kurtarmak için gereken enerji miktarını en aza indirmek için ise, her iki elektrot tipik olarak bir katalizörle kaplanır. Stanford ekibi tarafından geliştirilen cihazın ticari elektrolizörlerle birçok benzerliği vardır - ancak bu noktada saf su yerine deniz suyunu kullanmasına izin veren kritik ayarlamalar vardır.

Bir ağız dolusu deniz suyunu yutmanın talihsiz olacağını herkes bilir. Lise kimyasını hatırlarsanız tuz veya sodyum klorür, negatif yüklü klorür atomlarından ve pozitif yüklü sodyum atomlarından oluşur.

İnsanların tüketmesi nispeten zararsız olmakla beraber, deniz suyundaki klorür, deniz suyunu elektrolize etmeyi umut eden bilim insanları için metal anotların hızlı korozyonuna neden olmasından dolayı önemli zorluklarla karşılaşmıştır. Tuz bu noktada ayrıştırılabilir ancak maliyetli ve enerji yoğun bir tuz giderme işlemi gerektirir. Tuzdan arındırma işleminden kaçınmak için Stanford'daki ekip, deniz suyunu elektrolize etmek için gereken sert koşullara dayanabilecek elektrotlar geliştirmeye başladı.

Stabilize anot (artı uç), deniz suyunu 1000 saate kadar ve endüstriyel elektrolizörlerde kullanılanla aynı akım yoğunluğunda elektrolize edebiliyor. Hatta araştırmacılar, tuz konsantrasyonunu gerçek deniz suyundakinin üç katına bile çıkardılar ve elektrolizör 1000 saat boyunca stabil kalmayı başardı.

Suyun elektrolizinin temiz bir hidrojen üretim yöntemi olabimesi için ise, elektriğin yenilenebilir bir kaynaktan gelmesi gerekiyor. Standford Üniversitesi kimya okulundan bir güneş pili araştırma grubuyla bir araya gelerek, güneş enerjisiyle çalışan verimli bir deniz suyu elektrolizeri geliştirdiler.

Bu çalışmada kullanılan güneş pili "Perovskite" olarak bilinir ve potansiyel olarak ucuz olması ve etkileyici enerji dönüşüm verimliliği elde edebilmesi nedeniyle son beş yıldır yoğun bir çalışmanın önemli bir parçası olmuştur. İsviçreli bir bilim ekibi tarafından yapılan önceki bir çalışmada, suyun elektrolizini verimli bir şekilde sürmek için bir Perovskite güneş pili kullanıldı ve Stanford grubu deniz suyuyla benzer şekilde yüksek bir verimlilik elde edebildi.

Bununla birlikte, Perovskite güneş pilleri hala geliştirme aşamalarındadır ve bu nedenle kullanılan gerçek cihaz bir karede daha az enerji sağlar. Işık enerjisiyle endüstriyel olarak alakalı mevcut yoğunlukları oluşturmak için ekip, Stanford kampüsünde gerçek güneş ışığı altında elektrolizörden neredeyse 1 A / cm2 elektriği sürmek için ticari bir silikon güneş pili kullandı.

Proje ile, güneş ışığı ve deniz suyu kullanılarak sahil bitkilerinin temiz hidrojen üretebilmesi sağlanacak.

Önümüzdeki senelerde pil teknolojisi, güneş enerjisi sisteminin geliştirileceği göz önünde bulundurulursa, dünyanın ve insanların gelecek yıllarda enerji ile ilgili bir sorunu kalmaması bekleniyor.

Son Dakika Teknoloji Haberleri için aşağı kaydırınız.