Yeni Yarı İletken Kaplama Yeşil Yakıtların Geleceğine Zemin Hazırlayacak
Uppsala üniversitesinin yeni çalışmalarında kimya endüstrisindeki hammaddelerin güneş ışığı kullanılarak daha yenilenebilir bir şekilde üretilebileceği gösterildi, bu hammaddelere yakıt hücrelerinde kullanılan hidrojen gazı ve metanol örnek verilebilir. Bu çalışmada, araştırmacılar yakıt üretiminde doğrudan güneş ışığını elektrikle birleştiren süreçlerde yakıt üretmek için yeni fırsatlar yaratabilecek olan yarı iletkenler için yeni bir kaplama malzemesi geliştirdi. Çalışma Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Uppsala Üniversitesi, Kimya Bölümü Profesörü Sascha Ott “Geleceğin yakıtını güneş ışığından üretme hedefimize bir adım daha yaklaştık” dedi.
Günümüzde, hidrojen gazı ve metanol başlıca doğalgaz gibi fosil kaynaklardan üretilir. Çevreye duyarlı, iklim dostu bir seçenek ise bu maddeleri elektrolizör olarak bilinen yenilenebilir elektrik enerjisi ile su ve karbondioksit kullanarak üretmektir. Bu işlem uygulanmış voltaj formunda elektrik enerjisi gerektirir.
Bilim insanları elektriğe tamamlayıcı olarak güneş ışığını kullanarak, süreçte ihtiyaç duyulan voltajı azaltan yeni bir malzeme geliştirdiler.
Güneş ışığını yakalamak için, güneş pillerinde bulunan yarı iletken tipinin aynısını kullandılar. Çalışmanın yeni yönü, yarı iletkenlerin güneş parlarken yarı iletkenden elektronları çıkaran yeni bir kaplama malzemesi ile kaplanmış olmasıdır. Bu çıkarılan elektronlar daha sonrasında yakıt oluşumu reaksiyonları için uygundur, hidrojen gazı üretimi için de aynı şekildedir.
Kaplama, nanometre altı ölçekte küçük metal bağlayıcılar tarafından yerinde tutulan belirli organik moleküllerden oluşan üç boyutlu bir ağ olan “metal-organik” bir çerçevedir. Moleküller güneş ışığı tarafından üretilen elektronları yakalar ve elektronları, aksi takdirde istenmeyen reaksiyonların meydana gelebileceği yarı iletken yüzeyden uzaklaştırır. Diğer bir deyişle, kaplama sistemin kısa devre yapmasını önler, bu da elektronların verimli bir şekilde toplanmasını sağlar.
Testlerde araştırmacılar, yeni tasarımlarının yarı iletkenden elektronları çıkarmak için gereken voltajı büyük ölçüde azalttığını göstermişlerdir.
Sascha Ott “Sonuçlarımız, yenilikçi kaplamaların yarı iletken performansını geliştirmek için kullanılabileceğini, daha az elektrik girdisi gereksinimleri ile daha enerji-verimli yakıt üretimine yol açtığını göstermektedir” şeklinde açıkladı.
Kaynak: sciencedaily.com
