Antik Mısır Sırları, Yarının Otomobilleri için Daha İyi Yakıt Hücreleri Üretilmesine Yol Açabilir

Fotoğraf: Johns Hopkins’in kimya alanında yardımcı doçenti olan ve biyomoleküler mühendisliği yapan Chao Wang,laboratuvarında her biri ince platin tabakayla kaplı kobalt çekirdeklerini içeren bir cam şişeyi kontrol ediyor. Bu malzemeler daha saf ve verimli bir yakıt hücresi üretmeye yardımcı oluyor. Solda, ilgili araştırma makalesinin baş yazarı olan ve doktora sonrası ortağı Lei Wang var.

Günümüzün yakıt pillerini daha az pahalı ve daha güçlü yapmak için kimya mühendislerinden oluşan bir ekip, eski Mısır geleneklerinden esinlenmişlerdir.

John Hopkins’in liderliğindeki kimya mühendisleri, günümüz yakıt pillerini daha az pahalı ve daha güçlü yapmak için antik Mısır geleneklerinden esinlenmişlerdir.

Kral Tutankhamun döneminde Mısırlı zanaatkarlar, abartılı maskeler ve takılar yapmak için ucuz metalleri (örneğin;bakır) , altın gibi parıldayan,değerli madenlerin ince bir katmanıyla kaplamışlar. Günümüzde, Johns Hopkins liderliğindeki araştırmacılar, yalnızca bir nanometre kalınlığındaki – insan saçı çapının yaklaşık 1 / 100.000’i kadar – pahalı platin minik bir tabakayı, çok daha ucuz bir kobalt çekirdeğine uyguluyorlar. Bu mikroskobik birleşim, otomobil ve diğer makinelere güç sağlamak için elektrik akımı üreten yeni yakıt hücrelerinde önemli bir katalizör haline gelebilir.

Yeni yakıt hücresi tasarımı, günümüzde yakıt hücreli elektrikli otomobillerde bir katalizör olarak yaygın kullanılan,çok nadir ve pahalı bir metal olan platini daha az gerektirdiği için tasarruf sağlayacak.Araştırmacılar, bu yılın başlarında Nano Letters’da yayınlayan bu çalışmalarının, elektrikli arabaları daha uygun fiyatlı hale getirerek, benzinli veya dizel motorlu araçlardan çıkan karbon dioksit ve diğer kirletici maddelerin emisyonunu azaltabileceğini söylüyorlar.

Johns Hopkins’in kimya alanında yardımcı doçenti olan ve biyomoleküler mühendisliği yapan aynı zamanda araştırmanın kıdemli yazarı Chao Wang “Bu teknik,fosil yakıt çağından çıkmamızı hızlandırabilir” dedi. “Sadece yakıt hücrelerinin maliyetini düşürmekle kalmayacak aynı zamanda hidrojen ile çalıştırılan temiz elektrikli araçların enerji verimliliğini ve güç performansını da artıracak.”

Yazarlar makalelerinde, bakır maskeleri ve diğer metal eserleri benzer bir kaplama tekniği kullanarak en dış katmanı gümüş veya altınla kaplayan eski Mısır zanaatkarlarına şapka çıkardılar. Wang “Bu fikir,” dedi, “değerli hazinenin birazını ucuz şeylerin üzerine koymaktır.”

Takılarda sıklıkla kullanılan platinin de modern endüstride kritik bir malzeme olduğunu belirtti. Platin, petrol işleme alanındaki faaliyetlerde ve yanıcı araçların emisyon kontrolüne yönelik petrokimyasal sentezlerde ayrıca yakıt pillerinde de temel reaksiyonları katalize eder. Ancak, şimdiye kadar platinin yüksek maliyeti ve sınırlı erişilebilirliği, saf enerji teknolojilerinde kullanımını büyük ölçüde kullanışsızlaştırmıştır.

Baş yazar ve Johns Hopkins’in doktora sonrası ekip arkadaşı Lei Wang (Chao Wang’la ilgili değil): “Orada platinden çok daha fazla kobalt var” dedi. “Kobaltın üzerine kaplayarak platinin yararlarını önemli ölçüde arttırdık, ve aynı zamanda platin faaliyetini de geliştirmeyi başardık,”dedi.

Daha önceden yapılan denemelerde,değerli metalleri değerli olmayan metallerin üzerine kaplanması,  galvanik değiştirme tepkimeleriyle-değersiz metalin oksidasyonu-büyük ölçüde engellendi.Bu çalışmada, ekip reaksiyonları; karbon monoksit,kobalta güçlü bir şekilde bağlanan gaz molekülü, ilave edip oksidasyondan koruyarak başarıyla önledi.

Kobalt-platin nanoparçacıkları sadece platin kullanımını azaltmakla kalmadı; tek başına neredeyse platinden 10 kat daha iyi performans gösterdi. Araştırmacılar, bu artmış katalitik aktivitenin, hem platin atomlarının yüzey üzerinde maximum açıkta kalmasıyla hem de iki metal arasındaki etkileşimlerden kaynaklandığını söyledi. Lei Wang, “Kobalt ile platin arasındaki yakın temas basınç dayanımı oluşturur” dedi. “Bu,platin atomları arasındaki mesafeyi kısaltmakta ve kimyasal reaksiyonları yüzeyde daha uygun hale getirmektedir.”

Çünkü platin ve diğer nadir metaller pek çok endüstriyel uygulamada kilit rol oynamakta, bu çalışmaların sonuçları yakıt pillerinin ötesine uzanmaktadır. Şu anda ekip, tekniklerini diğer değerli metallere ve değerli olmayan yüzeylere adapte etmeye çalışmaktadır. Yeni gelişmeler, bu tür malzemelerin hidrokarbonların kimyasal dönüşümlerinde daha fazla kullanılmasını hedefleyecektir.

Chao Wang, “Değerli metal katalizörlerine dayanan birçok reaksiyon, teknolojimizden faydalanarak daha ucuz ve etkili hale getirilebilir” dedi. “Yenilenemeyen enerji ve malzeme kaynaklarımızın sınırlarının üzülerek farkında olduğumuz bir zamanda, bu teknik bizi çok hoş yeni bir yöne götürüyor.”diye de ekledi.

Kaynak : sciencedaily.com