Fotokatalitik Optik Fiberler Suyun Güneş Yakıtlarına Dönüştürülmesinde Kullanılacak
Fotoğraf: Üçgen kanalların içinde titanyum dioksitin oluşumunu gösteren bir MOFC’nin bilgisayarlı tomogrofisi. (Kredi: Zepler Institute, Southampton Üniversitesi)
Southampton Üniversitesi’nden araştırmacılar güneş enerjisi kullanarak sudan hidrojen yakıtı elde edebilmek için optik fiberleri fotokatalitik mikro reaktörlere dönüştürdüler.
Çığır açan teknoloji, mikro yapılı fiber optik camlarının (MOFC) iç kısımlarını ışıkla hidrojen üreten bir fotokatalizör ile kaplar.
Southampton’daki kimyagerler, fizikçiler ve mühendisler çalışmalarına dair kanıtlarını ACS’de yayımladı ve şimdi platformun ölçeklenebilirliğini gösteren daha geniş çalışmalar yapmaya hazırlanıyorlar.
MOFC’ler her bir camın uzunluğu boyunca kimyasal reaksiyonları geçiren ve çok sayıda kılcal kısım bulundurması sebebiyle yüksek basınçlı mikro akışkan reaktörler olarak geliştirilmiştir.
Çok disiplinli araştırma ekibi sudan hidrojen elde edilmesinin yanı sıra karbondioksitin fotokimyasal olarak sentetik yakıtlara dönüştürülmesi üzerinde de çalışıyor. Bu eşsiz yöntem yenilenebilir enerji, sera gazlarının önlenmesi ve sürdürülebilir kimyasalların üretimi için potansiyel olarak uygulanabilir bir çözüm sunar.
Kimya alanında araştırma görevlisi olarak çalışan araştırmanın baş yazarı Matthew Potter şöyle diyor: “Işıkla aktif hale getirilebilen kimyasal süreçlerin, optik fiberlerin mükemmel bir şekilde ışık yayma özellikleriyle birleştirilmesi büyük bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada tasarladığımız fotoreaktör var olan sistemlerle karşılaştırdığımızda büyük ölçüde bir ilerleme kaydetmiştir. Bu sistemler 21. yüzyılın yeşil teknolojisi için kimya mühendisliğinin ideal bir örneğidir.”
Fiber optik teknolojisindeki gelişmeler son yıllarda telekomünikasyonda, veri depolama ve ağ oluşturma potansiyelinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu son araştırma Zepler Institute for Potonics and Nanoelectronics’in bir parçası olan Optoelectronics Research Center (ORC)’den uzmanların fiberlerin kontrollü bir şekilde benzersiz ışık yayma özelliklerinden faydalanmasını içeriyor.
Bilim insanları fiberleri paladyum nanoparçacıklarıyla tasarlanan titanyum oksit ile kaplar. Bu yaklaşım, kaplanmış camların devamlı olarak hem konak hücre hem de katalizör görevi görmesine izin verir ve böylece dolaylı olarak suyun ayrıştırılması işlemi kesintisiz bir şekilde devam ettirilir. Bu olayda anodun olduğu tarafta metanol kullanılır.
Zepler Institute’den ortak yazar Dr. Pier Sazio şöyle diyor: “Optik fiberler şu anda Mach 20 (6860 m/s)’nin üzerinde, yani saniyede 14.000 ft’nin üzerinde bir hızla yayılan ve genişleyen dört milyar kilometrelik küresel telekomünikasyon ağının fiziksel katmanını oluşturmaktadır. Bu proje için ORC’deki imkanları kullanarak olağanüstü üretim kapasitesini yeniden bir amaç haline getirdik. Bu amaç doğrultusunda, fotokataliz için optik olarak ideal şeffaflık özelliklerine sahip saf silika camından yapılmış, yüksek oranda ölçeklenebilir mikro reaktörlerin üretimi için çalışıyoruz.”
Amerikan Kimya Derneği’nin dergisinde yayımlanan bir makalede kimya alanında çalışmalarını yürüten Profesör Robert Raja, Alice Oakley ve Daniel Stewart’tan oluşan bir ekip; ORC’den Dr. Sazio ve µ-VIS X-ray Imaging Centre’de çalışan Dr. Thomas Bradley’den oluşan başka bir ekiple çalışmıştır.
Araştırma, Engineering and Physical Sciences Research Council tarafından güneş yakıtlarının fotokatalizi için geliştirilen fiber teknolojilerinin finanse edilmesiyle elde edilen bulgulara dayanmaktadır.
Malzeme kimyası ve katalizi üzerine çalışmalar yürüten Profesör Robert Raja şöyle diyor: “Geçtiğimiz 15 yıl boyunca çok fonksiyonlu nanokatalizörlerin tasarımı için öngörüsü yüksek olan bir platformun geliştirilmesine öncülük ettik. Fotonik ve kataliz alanlarında çok ölçekli gelişmeleri sağlayan ORC’nin ortaklığıyla da bu heyecanı paylaşıyoruz.”
Kaynak: phys.org
