Perovskit Materyaliyle Hidrojen Üretimi Çalışmaları
Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndan (NREL) bilim insanlarının araştırmasına göre, perovskit materyalleri yenilenebilir hidrojen üretiminde önemli rol oynar.
Ulaşımda, amonyak üretiminde ve diğer endüstriyel uygulamalarda kullanılan fosil yakıtlara iyi bir alternatif olarak, yenilenebilir kaynaklardan üretilen enerjide hidrojen önemli bir maddedir. Hidrojenin, yakıt olarak başarıyla kullanılması için önemli nokta, Enerji Bakanlığı’nın açıkladığı, temiz hidrojenin maliyetini on yıl içinde kilogram başına 1 $ yani %80 civarında düşürme hedefidir.
NREL araştırmacıları su ayırma teknolojileriyle suyu ayırıp genelde kullanılan elektroliz yöntemine göre daha verimli olan, solar termo kimyasal yöntemle hidrojen üretimini (STCH) incelediler. Elektroliz suyu hidrojen ve oksijen olarak ayırmada elektriğe ihtiyaç duyar. STCH, 1400oC’dan daha yüksek sıcaklığa maruz kalan metal oksitleri ve bu metal oksitlerin düşük sıcaklıkta buharla re-oksidasyonu yaparak hidrojen üretmeleri olmak üzere iki aşamalı kimyasal prosese dayanır.
NREL’de kıdemli mühendis ve Yenilenebilir Enerji Dergisi’nde yayınlanan “Solar Termo-Kimyasal Hidrojen Üretiminin Sistem ve Tekno-Ekonomik Analizi” çalışmasının baş yazarı Zhiwen Ma, “Bu çok zorlu bir alan ve ana materyallerle ilgili cevaplanmamış birçok araştırma sorusu var” dedi. Çalışmasındaki diğer ortak yazarlar, NREL’den Patrick Davenport ve Genevieve Saur’dur.
Çalışma, kullanılması olası materyalleri bir güneş yakıtı platformuna entegre etmek ve Enerji Bakanlığı’nın Hidrojen programını desteklemek için, sistem düzeyinde tasarıma ve tekno-ekonomik analize bakarak, devam eden malzeme keşif araştırmalarını tamamlamaktadır. Hidrojen programı; materyal keşfi süreci, makine öğrenimi, kusur hesaplamaları ve yeni perovskit malzemeleri geliştirmek için deneysel çalışmaları içerir. Böylece araştırmacıların amaçlarına ulaşırken, perovkitin ortaya çıkan yüksek sıcaklığa dayanıklılığını görmeleri ve bahsetmeleri beklenmektedir.
Çalışma, hidrojen üretim yollarının her birinin avantaj ve dezavantajlarına odaklanan tekno-ekonomik analiz portföyünün bir bölümünü gösterir. Örneğin elektroliz ticari olarak temin edilebilir ve gerekli elektrik fotovoltaik (PV)’den gelebilir. PV hücreleri kullanılabilir ancak solar spekturumun sadece bir kısmını yakalayabilirler. STCH spektrumun girişinde kullanılır. Konsantre solar termal güç enerjisi STCH’nin kimyasal reaksiyonunun olmasını sağlar.
Bilim insanları, STCH prosesiyle hidrojen üretiminde iyi materyalleri belirleme araştırmalarının çok kritik olduğunu belirttiler.
Saur, “Gerekli materyal halen bulunmadı ama bu analiz materyallerin, araştırma topluluğunun öngördüğü hedef ve beklentilerin maliyetlerinin ne olacağını görmemiz için bazı sınırlar sağlamaktadır” dedi.
Çalışma, Enerji Bakanlığı Hidrojen ve Yakıt Hücreleri Teknolojileri Ofisi tarafından finanse edilmektedir.
Kaynak : sciencedaily.com
