Kimya Deneyleri ile Ispanağın Yakıt Hücrelerine Güç Sağlama Potansiyeli Olduğu Görüldü
“Ispanak yiyin”, birçok insanın çocukluk döneminden kalma yaygın bir sözdür. Besleyici, doyurucu, yeşil bir sebze olan ıspanak, sadece insanlara enerji sağlamaz. Amerikan Üniversitesi (AU) Kimya Bölümü’ndeki araştırmacılar tarafından hazırlanan yeni bir makaleye göre, aynı zamanda yakıt hücrelerine güç sağlama potansiyeline de sahip olduğu görülüyor.
Ispanak, yapraklı, yenilebilir formundan karbon nano yapraklara dönüştürüldüğünde, yakıt pillerinde ve metal-hava pillerinde oksijen azaltma reaksiyonu için bir katalizör görevi görür. Oksijen azaltma reaksiyonu, yakıt pillerindeki ve metal hava pillerindeki iki reaksiyondan biridir ve genellikle bu cihazların enerji çıkışını sınırlayan daha yavaş olanıdır. Araştırmacılar, belirli karbon malzemelerin reaksiyonu katalize edebileceğini uzun zamandır biliyorlar. Ancak bu karbon bazlı katalizörler her zaman geleneksel platin bazlı katalizörlerden daha iyi veya daha iyi performans göstermemektedir. AU araştırmacıları, kolayca bulunabilen doğal kaynakları kullanarak verimli bir katalizörü hazırlamak için ucuz ve daha az toksik bir yöntem bulmak istediler. Ispanak kullanarak bu zorluğun üstesinden geldiler. AU’da kimya profesörü ve makalenin baş yazarı Prof. Shouzhong Zou, “Bu çalışma, doğal kaynaklardan bir oksijen azaltma reaksiyonu için sürdürülebilir katalizörlerin yapılabileceğini gösteriyor” dedi. “Test ettiğimiz yöntem, yenilenebilir bir biyokütle olan ıspanaktan son derece aktif, karbon bazlı katalizörler üretebilir. Aslında, hem aktivite hem de stabilite açısından ticari platin katalizörlerinden daha iyi performans gösterdiğine inanıyoruz. Katalizörler potansiyel olarak hidrojen yakıt hücrelerinde ve metal hava pillerinde uygulanabilir ”dedi.
Zou’nun doktora öğrencileri Xiaojun Liu ve Wenyue Li ve lisans öğrencisi Casey Culhane bu konuyla ilgili çalışmalar yaptı. Katalizörler, yeterli akım üretmek ve enerji oluşturmak için bir oksijen azaltma reaksiyonunu hızlandırıyor ve araştırma için pratik uygulamalar arasında, elektrikli araçlara ve askeri teçhizata güç veren yakıt hücreleri ve metal hava pilleri bulunmaktadır. Araştırmacılar, bitkilerden türetilen katalizörlerle laboratuvarda ve prototiplerde veya kuyruk otu veya pirinç gibi bitki ürünleriyle ilerleme kaydediyor. Zou’nun çalışması, ıspanağı oksijen indirgeme reaksiyon katalizörlerini hazırlamak için bir malzeme olarak kullanan ilk aşamadır. Ispanak bu iş için iyi bir adaydır çünkü düşük sıcaklıklarda hayatta kalır, bol miktarda bulunur ve yetiştirilmesi kolaydır ve bu tip katalizör için gerekli olan demir ve nitrojen bakımından zengindir.
Zou ve öğrencileri, ıspanaktan türetilen karbon nano yapraklardan oluşan katalizörleri yarattı ve test etti. Karbon nano tabakalar, nanometre ölçeğinde kalınlığa sahip, bir insan saçından bin kat daha ince olan bir kağıt parçası gibi olduğu görüldü. Nano sheets oluşturmak için, araştırmacılar ıspanağı yıkama, meyve suyu sıkma ve dondurarak kurutma gibi hem düşük hem de yüksek teknolojili yöntemleri içeren çok aşamalı bir işlemden geçirdiler, ıspanağı bir havan ve havaneli ile ince bir toz haline getirdiler ve ortaya çıkan karbon nano-tabakayı, performansını iyileştirmek için ekstra nitrojen ile katkıladılar. Ölçümler, ıspanak türevi katalizörlerin, pahalı olabilen ve zamanla güçlerini yitirebilen platin bazlı katalizörlerden daha iyi performans gösterdiğini gösterdi.
Araştırmacılar için bir sonraki adım, laboratuvar simülasyonundaki katalizörleri hidrojen yakıt hücreleri gibi prototip cihazlara yerleştirerek nasıl performans gösterdiklerini görmek ve diğer bitkilerden katalizör geliştirmeye çalışmak. Zou, süreç için ihtiyaç duyulan enerji tüketimini azaltarak sürdürülebilirliği de geliştirmek istiyor.
Kaynak: phys.org
