Araştırmacılar Yeni Bir Membransız Yakıt Hücresi Geliştirdi
INRS Profesörü Mohamed Mohamedin araştırma ekibi, havadan oksijeni kullanan yeşil membransız bir yakıt hücresi tasarladı. Kanada’da bir ilk olan bu yenilikçi mikroakışkan uygulamanın sonuçları Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemelerinde yayınlandı.
Konvansiyonel yakıt hücreleri her yerde bulunur. Elektrikli arabalara güç sağlıyorlar ve 1969 yılında Apollo’nun Ay’a inişi sırasında kullanılan bilgisayarlara güç sağladılar. Bu yakıt hücreleri kullanıldıkça voltaj kaybeder ve sonunda çalışmayı durdurur. Bunun nedeni, yakıt hücresinin anot bölmesindeki alkol moleküllerinin (metanol veya etanol) onları katot bölmesinden ayıran zar üzerinden geçmesidir. Katot bölmesindeki oksijen molekülleri alkolle reaksiyona girerek voltajda düşüşe neden olur.
Bilim insanları, başarısız bir şekilde alkol moleküllerinin içinden geçmesini engelleyen bir zar geliştirmeye çalıştılar. 8 Eylül’de yayınlanan çalışmanın baş yazarı Profesör Mohamed Mohamedi, başka bir yol izledi: membransız bir yakıt hücresi geliştirmek.
Yeni çözümü daha ucuza mal oluyor ve üretim için daha az adım gerektiriyor, ancak temel bir zorluğun üstesinden gelemiyor. Profesör Mohamedi, “Membran çıkarıldığında, metanol veya etanol, tıpkı konvansiyonel yakıt pillerinde olduğu gibi oksijenle reaksiyona girer. Voltaj düşüşlerini önlemek için, katot bölmesinde seçici elektrotlar geliştirmemiz gerekti. Doktora öğrencisi Juan Carlos Abrego tarafından tasarlanan bu elektrotlar alkol moleküllerinin varlığında hareketsiz kalır, ama elektrik üreten oksijene duyarlıdır” diye açıklıyor. Bu zarsız yakıt hücresinin bir başka benzersiz özelliğine dikkat çekiyor: çevresindeki havadan oksijen kullanıyor.
Modelden Prototipe
INRS doktora sonrası araştırmacısı ve çalışmanın baş yazarı Alonso Moreno Zuria tarafından oluşturulan sayısal simülasyonları çalıştırmak, araştırmacıların çalışan bir prototip oluşturmak için attığı ilk adımdır. Ekip, bilgisayar modellemesi yoluyla, yakıt hücresindeki seçici elektrotların farklı konfigürasyonlarını test etti. Profesör Mohamedi “Konvansiyonel yakıt hücreleri, ortada membran bulunan sandviçler gibidir. Bunun yerine tek katmanlı bir tasarım üzerinde çalışmayı seçtik. Ortam havasındaki oksijen konsantrasyonunu göz önünde bulundurarak yakıt kullanımını en üst düzeye çıkarmak için elektrotları nasıl düzenleyeceğimizi ve yerleştireceğimizi belirlemeliydik” diyor.
Araştırmacılar bir konfigürasyona karar verdikten sonra, görüşün kanıtı haline gelen bir prototipi test ettiler. Membransız yakıt hücresi, yalnızca 234 mikrolitre metanol kullanarak bir LED’i dört saat boyunca çalıştırdı. Araştırmacılar, biyokütle ve tarımsal atıklardan üretilebilen daha çevreci bir yakıt olan etanolü kullanabilmesi için yakıt hücresini en uygun hale getirmek istiyor. Etanol ayrıca eşdeğer hacim birimi başına daha fazla güç sağlar.
Ekip, yakıt hücresinin cep telefonları gibi taşınabilir elektronik cihazları ve hava kirliliği sensörleri gibi mikrosistemleri çalıştırmasını bekliyor. Elektrik depolayan ve yeniden şarj edilmesi gereken konvansiyonel pillerin aksine, yakıt hücreleri, yakıt mevcut olduğu sürece enerji üretmeye devam eder. “Bu enerji kaynağı yöntemi özellikle yeniden şarj mümkün olmadığında etkilidir. Çölün ortasında elektriksiz olduğunuzu hayal edin. Cep telefonunuzu cihaza bağladığınız küçük bir etanol kapsülü kullanarak şarj edebilirsiniz” diyor Profesör Mohamedi.
Bu öncü teknoloji, araştırma ekibi sadece prototip aşamasında olmasına rağmen sektörün dikkatini çoktan çekmiştir.
Kaynak : phys.org
