Su ve Elektrik Kullanarak Karbondioksiti Karbonmonoksite Dönüştürme
Yapay fotosentez için Chicago ve ortak merkezdeki Illinois Üniversitesi’ndeki araştırmacılar elektrokatalizörlerin su ve elektriği kullanarak karbondioksiti karbonmonoksite nasıl çevirebileceğini buldu. Buluş, karbonmonoksit ve hidrojenin bir karışımı olan sentez gazının büyük ölçekli ürünü için verimli elektrokatalizörlerin gelişimine sebep olabilir.
Fen Bilimleri Ulusal Akademi Raporları dergisinde yayınlanmış çalışmada öncü yazar ve kimya mühendisi yardımcı doçent doktor Meenesh Singh “ Yakıtlar için karbondioksitin elektrokimyasal indirgenmesi oldukça çok ilgi çeken bir konudur. Çünkü kimyasal bağlar biçiminde rüzgar ve güneş ışıması gibi enerji kaynaklarından depolanan elektrik için bir yöntem ortaya koyuyor.” dedi.
Singh’in doktora öncesi araştırması boyunca Kalifornia Üniversitesi’nde Singh yapay fotosentez üzerine çalıştı ve doğrudan güneş ışığına maruz bırakıldığında yakıtlar için çevrilen karbondioksiti kullanabilen yapay yaprakları geliştirmiş bir takımın parçasıydı.
Singh’in en yeni araştırması, tepkime yolunun kimyasal kuantum analizlerini birleştiren son teknoloji olan çok ölçekli , tepkime dinamikleri mikrokinetik olan bir model ve karbondioksitin bir katalizör yoluyla elektrokimyasal olarak nasıl indirgenebileceğini ve karbonmonoksit şekline nasıl çevrilebileceğini kesin olarak öğretmek için elektrolitdeki türlerin taşınmasına yönelik bir süreç modeli geliştirdi.
Signh “ En mantıklı tepkime yolunun genellikle en düşük serbest enerji izyolunun kuantum kimyası hesaplamasından tanımlandığında, bu yaklaşım adsorbe edilmiş türler kapsamından dolayı yanıltıcı olabilir.” dedi. Buyüzden elektrokatalizörlü tepkime yollarının kesin öngörüsü için süreklilik seviyesindeki elektrolitte türlerin dinamiği ile atom düzeyindeki bir katalizörün elektronsal durumlardan etkilerini tamamlamak esastır.
Singh “Bu çok ölçekli model elektrokimyada ki en büyük başarılardan biridir.” dedi.
Minnesota Üniversitesi’nde kimya bölümünde yardımcı doçent doktor ve yardımcı yazarlardan birisi olan Jason Goodpaster “Elektrokatalizörlerin yakıt hücrelerinde veya elektrokimya hücrelerinde nasıl çalıştığını anlamak için bilim adamlarının ilk olarak bir elektrik alanının varlığında aşırı zorlayıcı olabilen elektronsal ve kuantum düzeylerini derinlemesine araştırmaları gerekiyor.” dedi.Singh ve Goodpaster, elektrokimyasal tepkimenin büyük çaplı simülasyonu için büyük ölçekli bir taslakta onları birleştirmek ve kalite kontrol modellerini üretmek için bir yıldan daha fazla araştırma yaptılar.
Singh “Bu, karbondioksitin uygulanmış potansiyelinin ve basıncının bir fonksiyonuna rağmen karbonmonoksit ve hidrojenin akım yoğunlu olması ilk ilkelerden dolayı bilim adamlarının nicelik olarak öngörüsüydü.” dedi.
Singh “Bir keresinde bu tepkimelerin verimli olarak karbonmonoksit üretmesi için katalizörlerin yapısını ve çalıştırma koşullarını kontrol edebileceğin elektrokatalizörlerde nasıl oluşacağını fark etmiştiniz.” dedi.Sulu elektrolitlerde çözülmeyen karbonmonoksit ve hidrojen gazlar üründür. Onlar kolaylıkla sentez gazına kadar ayırabilir ve metanol, dimetileter veya hidrokarbonların bir karışımı gibi yakıtlara çevirebilir.
Singh “ Altın,gümüş,çinko,paladyum ve galyum gibi elektrokatalizörlere uygulanmış gerilime dayanarak çeşitli oranda karbondioksit ve hidrojen karışım miktarı bilinir.” dedi. Altın ve gümüş, karbondioksit indirgenmesine yönelik en yüksek etkinliği gösteriyor. Gümüş altından miktarca daha çoktur ve daha az pahalıdır. Singh “ Gümüş, karbonmonoksitin geniş ölçekli ürünü için daha umut verici elektrokatalizördür.” dedi.
Kaynak : phys.org
