Ultra hızlı Oksijen Evrim Reaksiyonlarında (OER) yüksek verimli katalizör olarak kullanılabilen 20 nm boyutundaki çift perovskit nanofiber—hidrojen temelli enerjide altı çizilen elektrokimyasal proseslerden biri ve yeni metal-hava bataryaları.- Georgia Teknoloji Enstitüsü (ABD)

Daha uzun mesafelere gidebilen ve yenilenebilir enerji ile daha fazla güç sağlayabilen elektrikli otomobillerin yapımındaki önemli anahtar noktalardan biri; verimli ve yüksek kapasiteye sahip enerji depolama sistemlerini geliştirmektir.

Georgia Teknoloji Enstitüsü (ABD) malzeme araştırmacıları, yeni nesil şarj edilebilir bataryaların kullanılmasına yardımcı olabilecek ve su elektrolizinden hidrojen üretiminin verimliliğini artıracak bir nanofiber yaratmışlardır.

27 şubat tarihinde Nature Communications’da yayınlanan ve National Science Foundation’ın sponsorluğunu yaptığı bir araştırmada, araştırmacılar ultra hızlı Oksijen Evrim Reaksiyonlarında yüksek verimli katalizör olarak kullanılan çift perovskit nanofiberin gelişimini anlatmaktadır. Altı çizilen noktalardan bir tanesi, hidrojen temelli enerjideki elektrokimyasal prosesler ve yeni metal-hava bataryalarıdır.

Georgia Teknoloji Enstitüsü (ABD) Malzeme Bilimi ve Mühendislik Bölümünden Vekil Profesör Meilin Liu; Metal-hava bataryalarının, gelecekte elektrikli araçlara güç verebileceği gibi, mevcut bataryalardan çok daha küçük bir alanda ve daha yüksek oranda enerji depolayabileceklerini söylemiştir. Bu konudaki problemin, pillerin verimliliğini arttırmak için düşük maliyetli bir katalizörün bulunamaması olduğunu ve bu yeni katalizörün gelecekte prosesi iyileştirebileceğini belirtmiştir.

Perovskit, araştırmacıların nanofiberleri oluşturmak için kullandıkları katalizörün kristal yapısını ifade etmektedir.

Profesör Liu; bu benzersiz kristal yapı ve bileşimin, uygulama için daha iyi bir etkinlik ve dayanıklılık sağlayan hayati bir önem taşıdığını söylemiştir.

Sentetizasyon işlemi süresince, araştırmacılar katalizörün intrensek aktivitesini yaklaşık olarak 4.7 kez iyileştirmek için “kompozisyon ayarı (co-doping)” adlı bir teknik kullanmışlardır. Perovskit oksit elyafı, elektro lif çekim prosesi süresince, elektron püskürtmeli perovskit oksit nanofiberleri için bildirilmiş en ince çap oranı olan yaklaşık 20 nm’de yapılmıştır.

Araştırmacılar, yeni maddenin mevcut katalizörlere kıyasla, Oksijen Evrim Reaksiyonu (OER) kapasitesini belirgin bir şekilde arttırdığını bulmuşlardır. Yeni nanofiberin kütlesi-normalize edilmiş katalizör aktivitesi; başlangıç toz katalizöründen 72 kat, mevcut standartlara göre  gelişmiş bir katalizör olarak kabul edilen iridyum oksitten 2.5 kat daha fazla geliştirilmiştir.

Araştırmacılar; katalitik aktivitedeki bu artışın, nanofiberler ile elde edilen daha büyük yüzey alanından kaynaklandığını söylemiştir. Perovskit yapısının bir nanofiber içine sentezlenmesi de, oksijen evrim reaksiyonları (OER) için katalizör olarak etkili bir şekilde çalışabilmeyi geliştiren intrensek aktiviteyi arttırmıştır.

Araştırmacılar; bu çalışmanın sadece OER için yüksek verimli ve dayanıklı elektrokatalizör gelişimindeki ilerlemeyi temsil etmediğini, aynı zamanda nanoyapıların intrensek OER aktivite üzerindeki etkisinin anlaşılmasını da sağladığını yazmışlardır.

Yeni katalizör; yeniden şarj edilebilir metal-hava bataryalarının geliştirilmesinde uygulanabilirliğin ötesinde, ayrıca yenilenebilir enerji sistemlerinin yaratılmasına yardım edebilecek daha verimli yakıt hücre teknolojilerinin yaratılmasında bir sonraki adımı göstermektedir.

Profesör Liu; güneş, rüzgar, jeotermal gibi enerji kaynaklarının günümüzde çok ucuz olduğunu fakat problemin bu tür yenilenebilir enerji kaynaklarının doğada sürekli olmamasından kaynaklandığını söylemiştir. Rüzgar olmadığı zaman bir gücün olmadığını, fakat talep fazlası olduğunda güneşten veya rüzgardan enerji depolanabileceğini ve ihtiyaç duyulduğunda bu enerjinin depolamak veya hidrojen üretmek için ekstra elektrik olarak kullanılabileceğini belirtmiştir.

Profesör Liu; yeni nanofiber katalizörlerinin bir fark yaratabileceğini söylemiştir.

Profesör Liu; bu enerjiyi depolamak için bataryaların hala çok pahalı olduğunu, suyun elektrolizinin verimli olması için iyi bir katalizöre ihtiyaç duyulduğunu, bu katalizörün metal-hava bataryalarında veya suyun ayrılmasında elektrokimyasal reaksiyonları hızlandırabileceğini belirtmiştir.

Kaynak : phys.org

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