Niyobyum Yakıt Hücrelerinde Katalizör Olarak Kullanılıyor
Fotoğraf: Gliserol yakıt hücresi telefonlarda ve bilgisayarlardaki bataryaları değiştirebilir ve gelecekte elektrikli arabaları çalıştırmak ve evlere güç sağlamak için kullanılabilir. (Niyobyum kristalleri. Kaynak: Artem Topchiy / Wikimedia Commons)
Brezilya dünyanın en büyük niyobyum elementi üreticisidir ve dünya rezervinin yaklaşık olarak %98’ine sahiptir. Bu element metal alaşımlarında, yüksek dayanıklılığa sahip çeliklerde, cep telefonlarından uçak motorlarına kadar sınırsız sayıdaki yüksek teknoloji uygulamalarında kullanılır. Brezilya, ürettiği niyobyumun çoğunu ferroniyobyum gibi metalaştırılmış ürünler halinde ihraç etmektedir.
Brezilya’da çok bulunan bir diğer madde ise gliseroldür fakat bu madde oldukça az kullanım alanına sahiptir. Genellikle sabun, deterjan ve yağ endüstrisinde kullanılır ve bir organik asit esterini başka bir estere dönüştüren transesterfikasyon reaksiyonunun yan ürünüdür. Bu kötü bir durumdur çünkü gliserol çoğunlukla atık olarak atılır ve büyük hacme sahip atıkların uygun koşullarda imha edilmesi oldukça zordur.
Brezilya’nın Sao Paulo eyaletindeki Fedaral University of ABC (UAFBC)’de gerçekleştirilen bir çalışma yakıt hücrelerinin üretimi konusundaki umut verici olan bir çözümde niyobyum elementiyle gliserolü birleştirdi. ChemElekctroChem’de yayımlanan “Niyobyum alkalin bazlı gliserol yakıt hücrelerinde elektrokatalitik Pd aktivitesini artırır” başlıklı çalışmayı açıklayan bir makale yayımlandı ve derginin kapağında yer aldı.
Makalenin yazarlarından kimyager Mauro Souza “Prensip olarak, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi küçük elektronik cihazları şarj etmek için hücre, gliserol yakıtlı bir pil gibi çalışacaktır. Bu elektrik ağıyla kaplanmamış yerlerde kullanılabilir. Teknoloji daha sonra elektrikli araçları çalıştırmak için uyarlanabilir, hatta evlere güç sağlamak için bile” dedi.
Hücrede, anotta gerçekleşen gliserolün oksidasyon reaksiyonu ve katottaki oksijen seviyesinin azalması sonucunda elde dilen kimyasal enerji elektriğe dönüştürülür. Bu reaksiyonun sonucunda atık olarak sadece karbon gazı ve su bırakılır. Sürecin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir.
Souza’nın doktora danışmanı Mauro Coelho dos Santos “Niyobyum sürece yardımcı bir katalizör olarak katılır, bu da yakıt hücresinde anot görevi gören paladyumun etkinliğine yardımcı olur ve hücrenin uzun süreli çalışması sonucunda adsorbe edilen ara maddelerin sebep olduğu karbon monoksit gibi zehirlenmeleri azaltır. Aynı zamanda hücrenin gücünü önemli ölçüde artırır” dedi.
Teknolojik uygulamalarda çevresel açıdan son derece belirleyici olması gereken gliserol yakıt hücresi bir çözüm olarak kabul edilir çünkü fosil yakıtların yanması sonucunda çalışan yanmalı motorların yerini alabilir.
Kaynak: phys.org
