Su + Hava + Elektrik = Hidrojen Peroksit
Rice Üniversitesi’ nde geliştirilen bir yöntemle Hidrojen peroksit (H2O2) üretimi çok daha basit ve güvenli olabilir.
Haotian Wang ve Rice’s Brown School of Engineering’ deki arkadaşları tarafından geliştiri len bir reaktör ile önemli kimyasalların, istenen konsantrasyonda ve yüksek saflıkta üretile bilmesi için sadece hava, su ve elektrik gerekiyor.
Bilimde ayrıntıları açıklanmış olan elektrosentez işlemlerinde; oksitlenmiş karbon nano parçacık bazlı bir katalizör kullanılır. Ve saf H2O2 çözeltilerinin, kullanım noktasında üreti mine olanak vererek bu kimyasalın konsantre miktarlarının taşınması gerekliliği sırasında oluşan tehlikeleri de ortadan kaldırabilir.
Yöntemde kullanılagelen sıvı elektrolit yerine katı bir elektrolit kullanılarak, güncel pro seslerdeki ürün ayrıştırma veya saflaştırma gereklilikleri de ortadan kaldırılıyor. Böylece kirletici iyonlar üretim sürecine karışmamış oluyor.
Wang, “ Bir güneş panelinden elektrik elde etmemiz durumunda kelimenin tam anlamıyla sadece güneş ışığı, hava ve sudan H2O2 elde ederiz.” dedi. “ Organik ya da fosil yakıt kul lanmamıza gerek kalmıyor. Geleneksel H2O2 sentezinde, dev işletmelerde fosil yakıtlar tüketilir, organik atıklar üretilir ve karbondioksit (CO2) yayılır. Biz ise çevre dostu bir yeşil sentez gerçekleştiriyoruz.”
H2O2’ in kullanım alanı oldukça geniş olup, kozmetik endüstrisi, sterilizasyon maddesi olarak su arıtımında, antiseptik yapımı ve deterjanlar uygulama alanlarından bazılarıdır . H2O2 , % 60’ a varan sulu konsantrasyonlarda üretilir ancak kullanım sırasında çok daha seyreltik oranlarda kullanılır.
Wang, “ Yüksek konsantrasyonlardaki endüstriyel H2O2’ in taşınması maliyeti üst düzeye çıkarıyor. Konsantre H2O2 kararsız olduğu için taşınması tehlikeli ve maliyetlidir. Ayrıca za manla bozunduğu için de taşındığı yerde iyi depolanması gerekiyor. Teknolojimiz üretimi daha kolay şartlar altında yapılır hale getiriyor.” dedi.
“ Yenilenebilir elektrik ucuzladıkça, hava ve suyun da ucuz olması ürünümüzü fiyat açısından daha rekabet edebilir kılıyor. H2O2’ i dezenfektan olarak kullanan hastaneler, onu depolamak yerine ihtiyaç halinde tek tuşla, örneğin; %3’ lük solüsyon üretebilecekler. Veya havuz suyunu dezenfekte etmek için kimyasalı depolamak yerine, ev sahipleri bir düğmeye basıp havuzlarını temizlemek için reaktörü açabilirler.” dedi.
Rice’ ın reaktörü, yakıt hücrelerine benzer şekilde her iki yanında hidrojen( veya su) ve oksijeni ( havadan) besleyerek işlemden geçiren iki elektrottan ve iyonik iletkenlik sağlayan gözenekli kati elektrolit üzerindeki katalizörlerden oluşur.
“ Bir yakıt hücresi, maksimum enerji verimliliği ile sadece su üretmek için H2O2 üretimini en aza indirir.” diyor, araştırmanın ana yazarı Dr. Chuan Xia. “ Ancak bizim durumumuzda H2O2’ in maksimize olmasını istiyoruz ve bunu yapmak için uygun bir katalizör seçimi yaptık.” dedi.
Katı elektrolit içine yerleştirilmiş ve reaktivitesini arttırmak için oksitlenmiş düşük maliyetli karbon siyahı katalizörü, uygulan gerilim, hava ve su beslemesi ve sabit bir deiyonize su kaynağı ile belirlenen konsantrasyon ve oranlarda üretilmek istenen kimyasal maddeye dönüştürür. Reaksiyon uygun ortam sıcaklığı ve basınç altında gerçekleşir.
Yang Xia, katalizörün laboratuvar ortamında ihmal edilebilir düzeyde bir bozulma ile 100 saatten fazla ve aralıksız sürecek biçimde %1’ lik saflıkta H2O2 çözeltisi sentezleyebile cek düzeyde olduğunu söyledi.
Wang, laboratuvarın hem büyük reaktörleri hem de tak-çalıştır biçimindeki yedek parçaları endüstriyel ortaklar ile test etmeye yönelik bir gözle tasarlamayı planladıklarını, aktardı. Wang, belediye su arıtma sistemleri gibi endüstriyel ölçekli uygulamalar için, reaktörün büyük umut vaat ettiğini öngörüyor. Rice laboratuvarı, ürünlerinin düşük konsantrasyonu nu kampüsteki yağmur suları üzerinde test etti ve sudaki organik karbon kirleticilerin yok olduğunu tespit ettiler.
Wang, “Çalışmanın uygulanabileceği pek çok potansiyel alan var. Bundan önce H2O2’ in elektrokimyasal sentezi, ürün ayrıştırılması ve saflaştırılması süreçleri nedeniyle sınırlıydı. Ancak biz pratik uygulamalarda reaktörle bu büyük problemi çözdük.” dedi.
Kaynak : sciencedaily.com
