Süperiletken Olarak Su Yosunları

Su yosunları, bazı Asya mutfaklarında uzun yıllar boyunca yenilebilir bir gıda olarak kullanılmıştır. Aynı zamanda da batı kültürünün bir parçası olarak vazgeçilmez olmayı başarmıştır. Araştırmacılar su yosunundan yapılmış lityum iyon bataryaları ve yakıt hücreleri gibi süperiletken malzemelerin performansını artırmak için kullanmayı denemişlerdir.

Araştırmacı takım bugünlerde 253. Ulusal Amerikan Kimya Topluluğu’ nun düzenlediği Toplanma ve Sergi çalışmasında yaptıkları çalışmalarını sundu.

“Karbon içerikli malzemeler, enerji depolama ve harcama uygulamalarında kullanılan çok yönlü malzemelerdir.” Diyor Doktor Dongjiang Yang. “Gerçekten yeşil malzeme kullanarak karbon temelli metaryeller üretmek istedik. Yeşil olarak su yosunları göz önüne alındığında, gözenekli karbon malzemeleri sentezlemek için su yosununun özü gerekti ve biz de bu sentezi ekstraksiyon işlemi yaparak başardık.” Diye de ekliyor Yang. Bu projenin gelecekte yüksek performans sağlayacak bol miktarda malzemeyi üretip kullanmak için yeni yollar izlendiğini açıkladılar. Bu karbon nano materyaller  özellikle enerji depolama ve büyük skalalarda katalizleme yapabilmek için gereklidir.

Alışılagelmiş olarak kullanılan grafit gibi karbon içerikli malzemeler, istenilen enerji miktarını sağlamak için büyük önem taşır. Ama sonraki nesillere aktarabilmek için lityum iyon bataryalarından ve diğer depolama cihazlarından daha iyi bir malzeme gereklidir diye ekliyor Yang.

Bahsedilen faktörler göz önüne alındığında Qingdao Üniversitesi’ nde çalışan Yang deniz yosunları ile ilgili araştırmasını tamamlamak üzere okyanuslara geri döndü. Denis yosunları alg olarak da bilinir. Bu algler tuzlu suların içinde kolaylıkla büyüyebilirler. Yang, Avustralya’daki Griffith Üniversitesi’ndeki eğitimi süresinde; Amerika Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Qingdao Üniversitesi’ndeki meslektaşları ile deniz yosunu özütünden gözenekli karbon nano iplikler yapmışlardır. Kenetleme ya da bağlama yolu ile, kobalt gibi metal iyonlarından aljinat molekülü ile yumurta kabı yapısına benzeyen şekilde nano iplik yapı oluşturmuşlardır. Bu yapı, malzemenin sabit ve kontrollü sentezinin gerçekleşmesini sağlar.

Test sonuçlarına göre, su yosunundan türemiş malzemeler 625 mAh/g (miliampersaat/gram) geri dönüşüm kapasitesi sağlar. Lityum iyon piller için kullanılan grafit anot kapasitesi değeri olan 372 mAh/g ‘ den daha fazla olduğu görülür. Bu miktar, elektrikli arabaların dizilimini istenilen kalite sağlandığı durumunda 2 kat daha fazlasına çıkarabilir.

Yumurta kabı şekline benzeyen nano malzeme dizilişi, platin içerikli malzemeler dışında yakıt hücre teknolojisi ve uzun süreli sabitlik için de fayda sağlar. Aynı zamanda da yüksek kapasite gösterirler. Çinko-hava bataryaları ve süperkapasitörler gibi süperiletken malzemeler,197 farad/gram kapasiteye sahiptirler. Araştırmacılar, ilk sonuçlarını 2015 yılında ACS Merkez Bilimi’nde yayınladılar.

Araştırmacılara göre, bu yapılar; yosun kökenli lityum iyon pil katotlarındaki lityum iyonlarının hareketini engelleyebilecek ve pil performansını engelleyebilecek kusurları bastırıyorlar.

Sonuç olarak, bu yaklaşımı kırmızı alglerden türetmiş ve karragenan kullanarak ultra yüksek yüzey alanına sahip kükürtlü bir karbon-hava jelatini yapmışlardır. Bu yapılar, lityum iyon bataryalarının ve süper kapasitörlerin kullanımının devamlılığı için iyi bir adaydır. Bununla birlikte de yosun içerikli malzemeleri ticarileştirmek için daha çok çalışmaya ihtiyaç vardır. Yang’ a göre son zamanlarda 20.000 tondan daha fazla alg ekstrakte edilerek , su yosununda özüt elde edilmiştir. Ancak üretimin devamlılığı için daha fazla miktarlarına ihtiyaç vardır.

Kaynak : sciencedaily.com

Author

İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.