Platinyum Katalizörleri Küçük Parçalar Halinde Sıkıştırmak Performansı Çok Daha Fazla Yüksek Hale Getiriyor

Standfordlu bilim insanlarının çalışmalarına göre nano boyuttaki sıkıştırılmış katalizörler performansı arttırırken,yakıt pillerinin enerji üretimine de yardımcı oluyor.

Science dergisinin kasım sayısında yer alan çalışmada platinyum katalizörlere elektronlaronların hareket alanlarını genişleten, giriş ve çıkışlarını kolaylaştıran bir malzemenin bağlanmasıyla yeni bir katalizör yapısı elde ediliyor. Nano boyuttaki bu katalizör öncekinin iki katı performans sergiliyor.

Standford mezunu şimdi ise Harward da çalışmalarına devam eden Haotian Wang makalenin başyazarı yaptıkları çalışmanın atomik düzeydeki metal katalizörler için çok ince ayarlar yapmanın artık mümkün olduğunu ve sıradan bir pil malzemesi için gerçekleştirilen bu çalışmanın diğer metaller içinde uygulanabileceğini ifade etti.

Wang bu yeni yöntem sayesinde temiz teknolojilerin uygulanabilme alanını genişleyeceğini ve bu katalizörlerin kullanım alanlarından biri Hidrojen pillerinin de yaygınlaşacağını ifade ediyor. Bu katalizörler suyu Hidrojen ve Oksijene parçalayarak,Hidrojen pillerinin çalışmasını sağlıyor.Ve katalizörlerin veriminin arttırılması bu pillerin de performansının arttırılması anlamına geliyor.

Wang’ın yardımcısı Standford’da Malzeme Bilimi profesörü olan Yi Cui yapılan bu ayarın pillerin enerji verimini ve elde edilen güç değerinin arttığını ifade ediyor. Diğer yandan bu pillerin gelişiminin diğer yakıt türlerinin ve kimyasalların enerji üretiminde kullanılma oranını düşüreceğini ekliyor.

Elektronik yapı:

Katalizörlerin çalışma prensipleri az enerji kullanarak reaksiyonu hızlandırmaktır. Metal katalizörlerin performansı ise metallerin elektronik yapısıyla doğrudan ilgilidir ki bu yapı elektronların dizilimini ve elektronların bağımsız atomların orbitallerine nasıl yerleştiği içerir.

Seçilen bu katalizör yapısı istenen ürünün elde edilebilmesi için reaksiyona uygunluk gösterebilmelidir diyen Wang bunun doğrudan elektronik yapıya bağlı olduğunu ve bu yapının sıkıştırma ya da parçalara ayırma ile istenen hale getirilebileceğini ifade etti.

Standford ekibi atomları yüzde beş oranında sıkıştırarak ya da ayırarak,0.01 nanometre değerlerine ulaşmayı başardı.

Cui yaptıkları bu çalışmanın çok küçük gibi görünsede atomic noyutlarda çok büyük olduğunu söyledi ve ekledi bunu katalizör çalışmalarıyla Hidrojen pili çalışmalarını birleştirerek sağladıklarını ekledi.

Deneysel Elektrot:

Çalışma elektronik aletlerin ve telefonların bataryalarında kullanılan Lityum Kobalt oksit üzerine yoğunlaştırıldı. Araştırmacılar Lityum kobalt oksiti birkaç katman halinde yığarak bataryayı oluşturyorlar ki bu yapı elektrot işlevi görüyor.

Cui bataryalara uygulanan akımın Lityum iyonlarını ortadan kaldırdığını böylece 0.01 nanometre boşluğun oluştuğunu ifade etti. Bataryaların dolumun da ise Lityum iyonlarının ayrıldıkları yere tekrar yerleştiğini belirtti. Kendi tasarladıkları bataryada ise normal bataryalara birkaç tane daha Lityum kobalt oksit eklediklerini çünkü dolum esnasında uygulanan elektrik akımı sayesinde platinyum malzemenin genişlediğini ve lityum katmanların bu genişlemiş platinyuma yeterli gelmiyordu.

Performans:

Wang katmanlanmış platinyum malzemelerin 0.01 nanometre halini almasını ya da %5 küçülmesinin dikkate değer bir biçimde performansı arttırdığını belirtti.Wang platinyumun sıkıştırılmasıyla çok daha aktif hale geldiğini bu sayede hidrojen pilinde sudaki oksijeni indirgeme miktarının % 90 arttırdığını bunun ise hidrojen pilinin veriminin arttığını diğer yandan platinyum malzemenin esnetilmesiyle indirgenmenin %40 a düştüğünün bunun ise pilin verimini olumsuz etkilediğini ifade etti.

Standford Kimya Mühendisliğinde profesör olan Jens Norskov  bu çalışmanın teoristlerin hayallerindeki deney olduğunu belirtti ve ekledi birkaç yıl önce malzemenin gerilmesiyle performansının değiştirilebileceği teorisini ortaya atmıştık şimdi ise bu deneyle teorimizin ispatını yaptık dedi.

Cui  bu çalışma etkin bir şekilde  katalitik davranışların nasıl ayarlanabileceğini ve de vasat bir katalizörün nasıl iyi bir hale, iyi bir katalizörün ise nasıl mükemmel bir hale getirilebileceğini gösterdi dedi.

Kaynak : phys.org

Haberi Çeviren : Pembe Özçakmak

Üniversite : Hacettepe Üniversitesi (Lisans Öğrencisi)

Bölüm : Kimya Mühendisliği

Mail : p.ozcakmak@gmail.com

Not : Haberlerin dergi yönetimi ile çevirene haber verilmeksizin yayınlanması, kopyalanması, kendi web sitenize eklenmesi kesinlikle yasaktır.  Bir yerde yayınlamayı düşünenler iletisim@inovatifkimyadergisi.com adresine ve de haberi çeviren arkadaşımıza mail atarak durumu belirtmeleri gerekmektedir.