Maliyetin Altında Çalışmak için Yakıt Pili Yapımı
Fotoğraf : Hafif ve esnek olan yapısal malzemeler içinde üretilebilen aktif nanopartiküllerle gömülmüş karbon elyafları üretildi.
Yeni malzeme maliyetin 100’de 1’inde yakıt hücresi katalizörü üretiyor.
Yakıt hücreleri, otomobil, bilgisayar ve elektrik santrallerini çalıştırmak için temiz ve verimli bir yol olma potansiyeline sahiptir. Fakat bunları üretmenin maliyeti kullanımını sınırlamaktadır. Çünkü en yaygın yakıt hücrelerinin bileşen anahtarı değerli metal platinyumdan üretilmiş bir katalizördür.
Small’da yayımlanan makalede California Üniversitesi’nde araştırmacılar, elektrik içindeki hidrojenin kimyasal enerjisinin dönüştüğü Polimer Elektrolit Membran Yakıt Hücresi (PEMFC) olarak isimlendirilen bir yakıt hücresi türü için ucuz, verimli katalizör bir malzemenin gelişimini ve PEMFC’nin otomobil ve elektronik cihazları çalıştırmak için en umut verici yakıt hücresi türlerinin arasında olduğunu anlatıyor.
UCR’de geliştirilen katalizör; platinyumdan 100 kat daha ucuza imal edilen kobalt gibi kısmen bol metallerden üretilen bileşikle gömülü, gözenekli karbon nanofiberlerden üretilmiştir. Araştırma, UCR’nin Marlan ve Rosemary Bourns Mühendislik Fakültesi’nde Enerji Yenilikçiliği Profesörü olan Winston Chung’un David Kisailus tarafından yönetildi.
Genellikle otomobil üreticileri tarafından kullanılan yakıt hücreleri; daha düşük emisyon, daha sessiz işlem, daha yüksek verimlilik gibi geleneksel yanma teknolojilerine göre avantajlar sunmaktadır. Hidrojen yakıt hücreleri sadece suda salınır.
Bataryalar gibi yakıt hücreleri, sıkıştırılan bir elektrolit çözeltide negatif ve pozitif eletrotları içeren elektrokimyasal cihazlardır. Hidrojen yakıtı anotun içine enjekte edildiğine katalizör hidrojen moleküllerini proton denilen pozitif yüklü parçacıklarına ve eletron denilen negatif yüklü parçacıklarına ayırır. Elektronlar, pozitif yüklü hidrojen iyonlarını ve oksijeni yeniden birleştirmeden önce çalışan bir elektrik motoru gibi faydalı işlerin yapıldığı yüzeysel bir çevrim yoluyla yönlendirilirler.
Yakıt hücrelerinin kabulü için kritik engel, platinyum maliyeti olup, kütlesel uygulanma için kilit bir sürücü olan alternatif katalizör malzemelerinin geliştirilmesini sağlar.
Elektro lif çekim yöntemi olarak adlandırılan bir teknolojiyi kullanarak, UCR Araştırmacıları -ya kobalt, demir ya da nikel- metal iyonları içeren karbon nanofiberlerin ince kağıtlarını yaptılar. Sıcaklığa göre, iyonlar yüksek performanslı grafit karbon içinde karbon dönüşümünü katalize eden ultra metal nanopartikülleri oluşturdu. Ardından, metal nanopartikülleri ve kalan nongrafitik karbon, gözenekli grafit içinde yayılmış metal oksit nanopartiküllerinin kullanışlı ve oldukça gözenekli yapısına göre oksitlendi.
Standford Üniversitesi’ndeki bilim adamlarıyla iş birliği yapan Kisailus ve takımı, endüstri standardı gösteren platinyum-karbon sistemleri kadar iyi performans gösteren yeni malzemeleri belirledi.
Kisailus “ Ürettiğimiz malzemelerin yüksek performansının anahtarı, kimyasal ve elyaf üretim koşullarının kombinasyonudur. Dikkat çeken eletrokimyasallar özellikler öncelikle, 3D hiyerarşik gözenekli grafitik yapı ve aktif konumla ortaya çıkan metal oksitin oluşumundan sağlanan etkileşimi bağladı.” şeklinde açıklama yaptı.
Kisailus, katalitik nanokompozitin ilave yararınında grafit elyaf doğasının hem bir yakıt hücresi katalizörü hem de potansiyel olarak bir yapısal bileşen olarak hizmet edebilmesini sağlayacak ilave mukavemet ve dayanıklılık sağladığını söyledi.
Kisailus “ Yüksek performanslı araç yapmaktaki önemli bir değişim, performansını ve güvenliğini etkilemeden akü ya da yakıt hücrelerinden gelen ağırlığı azaltmasıdır.” dedi ve sözlerini “ Ürettiğimiz malzeme, otomobil üreticilerinin elektrikli otomobillerde yardımcı olan fonksiyonel elementler içinde şasi ve motor kapağı gibi yapısal bileşenlere çevirebilmesini sağlar.” diyerek tamamladı.
Kaynak : sciencedaily.com
