Araştırmacılar, Yakıt Hücrelerindeki Çekirdek Kimyasal Reaksiyonunun Durgun Bir Bölümünü Güçlendirebilecek Yeni Dinamikler Keşfettiler
Fotoğraf : Yakıt hücresi
Temiz enerji talebi hiç bu kadar yüksek olmamıştı ve bu durum fosil yakıtlara alternatif olarak yeni teknolojiler geliştirmek için küresel bir yarış yaratmıştır. Bu yeşil enerji teknolojilerinin en cazip olanı yakıt hücreleridir. Temiz bir şekilde elektrik üretmek için yakıt olarak hidrojen kullanıyorlar ve uzun yol kamyonlarından büyük endüstriyel işlemlere kadar her şeye güç sağlayabilirler.
Bununla birlikte, yakıt hücreleri, verimliliği sınırlayan çekirdek kimyasal reaksiyonun bir bölümünde ağır kinetik tarafından tutulur. Ancak Austin’deki Texas Üniversitesi’nden araştırmacılar, demir bazlı tek atomlu katalizörler kullanarak bu reaksiyonu güçlendirebilecek yeni dinamikler keşfettiler.
Araştırmacılar, O2 moleküllerinin su oluşturmak için ayrıldığı yakıt hücrelerindeki kimyasal reaksiyonun oksijen azaltma kısmını iyileştirmek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Bunu, bir hidrojel polimeri tarafından yerinde tutulan yoğun şekilde paketlenmiş demir atomları oluşturan bir “hidrojel sabitleme stratejisi” ile yaptılar. Bu atomları aralamak için doğru formülü bulmak, oksijen indirgemesi için katalizörlere dönüşmelerine izin veren etkileşimler yarattı.
Bu demir atomlarının yoğunluğunu ve konum dinamiklerini bulmak, bu reaksiyonda daha önce hiç fark edilmemiş bir verimlilik düzeyinin kilidini açar. Araştırmacılar bu bulguları yakın zamanda Nature Catalysis’te yayınlanan yeni bir makalede gösterdiler.
Oksijen indirgeme reaksiyonu, belki de yakıt hücrelerinin büyük ölçekli yerleştirilmesinin önündeki en büyük engeldir. Yakıt hücrelerinin vaadi, potansiyel uygulamalarda neredeyse sınırsız olmaları gerçeğinde yatmaktadır. Bir elektrik santrali kadar büyük ve bir dizüstü bilgisayar kadar küçük sistemlere güç sağlamak için çok çeşitli yakıtlar ve hammaddeler kullanabilirler.
Dünyanın dört bir yanındaki akademik araştırmacılar, yakıt hücresi yeteneklerini geliştirmek için çalışıyor. Buna, yakıt hücresi geliştirmedeki temel sorunları çözmek için çeşitli yaklaşımlar benimseyen UT Austin’deki diğer mühendisler de dâhildir.
Cockrell School’s Walker’da malzeme bilimi doçenti Guihua Yu, “İklim değişikliği ve atmosfer kirliliği gibi toplumumuzu rahatsız eden büyük sorunların üstesinden gelmek için fosil yakıtları temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla değiştirmek son derece önemlidir” dedi. Makina Mühendisliği Bölümü. “Yakıt pilleri, kimyasalı elektrik enerjisine dönüştürmek için oldukça verimli ve sürdürülebilir bir teknoloji olarak kabul edildi; ancak, katodik oksijen indirgeme reaksiyonunun yavaş kinetiği ile sınırlıdırlar. Katalizör atomları arasındaki mesafenin, en önemli faktör olduğunu bulduk. yeni nesil yakıt hücreleri için verimliliklerini en üst düzeye çıkarmak.”
Bu bulgular, elektrokatalitik reaksiyonları içeren her şeye uygulanabilir. Bu, diğer yenilenebilir yakıt türlerini ve ayrıca alkoller, oksijenatlar, sentez gazı ve olefin gibi her yerde bulunan kimyasal ürünleri içerir.
Yu’ya ek olarak, yazarlar arasında UT’nin Teksas Malzeme Enstitüsü ve Kimya Bölümü’nden Zhaoyu Jin; Teksas Malzeme Enstitüsü’nden Panpan Li ve Zhiwei Fang ve Çin’deki Sichuan Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü’nden Dan Xiao ve Yan Meng. Ekip bu proje üzerinde iki yıldan fazla çalıştı ve ABD Enerji Bakanlığı, Bilim Ofisi, Temel Enerji Bilimleri tarafından finanse edildi.
Kaynak : sciencedaily.com
