Bilim insanları, geliştirdikleri X-ışını destekli yöntemle, bakır katalizörlerin CO₂’yi yakıta dönüştürme sürecinde atom ölçeğindeki adımları gerçek zamanlı izliyor. Bu sayede, teknolojinin verim ve dayanıklılığını artırmada önemli bir aşama kaydediliyor.
Bakır, karbondioksiti (CO₂) değerli kimyasal hammaddelere ve sıvı yakıtlara dönüştürme potansiyeli en yüksek katalizörlerden biri olarak öne çıkıyor. Ancak bu elektrokimyasal tepkimelerin endüstriyel ölçek için yeterince verimli ve seçici olmaması uzun süredir önemli bir engeldi.
ABD’den SLAC National Accelerator Laboratory ve Lawrence Berkeley National Laboratory araştırmacıları, bu sorunun kökenine inerek devrim niteliğinde bir çözüm geliştirdi. Araştırmacılar, katalizörde yalnızca aktif olan bakır atomlarının davranışlarını gerçek zamanlı ve atom ölçeğinde gözlemlemenin bir yolunu buldu.
X-Işını Destekli Yeni Teknik: ME-XAS
Yeni geliştirilen modülasyon uyarımlı X-ışını absorbsiyon spektroskopisi (ME-XAS) yöntemi sayesinde, elektrokimyasal reaktör saniyede birkaç kez açılıp kapatılarak yüzeydeki aktif bakır atomları X-ışınlarıyla incelendi. Bu “stroboskop etkisi”, tepkimelerin her bir adımını milisaniyeler düzeyinde aydınlattı ve daha önce mümkün olmayan ayrıntıları görünür hale getirdi.
Bu sayede araştırmacılar, ilk aşamalarda hidroksit iyonlarının bakır yüzeye bağlanması ve ardından bakır oksit (cuprous oxide) oluşumu gibi temel süreçleri detaylı şekilde izleyebildi. Daha ileri tepkimeler ise istenmeyen yan ürünler oluşturarak katalizör performansını olumsuz etkileyebiliyor. Dolayısıyla bu erken adımların anlaşılması büyük önem taşıyor.
Güneş Enerjisi ile Uyumlu Çözümler
SLAC ve Berkeley Lab, California Institute of Technology liderliğindeki Liquid Sunlight Alliance (LISA) projesinin önemli ortakları arasında yer alıyor. LiSA, 2020 yılından bu yana güneş enerjisi kullanarak CO₂’yi kimyasallara ve yakıtlara dönüştürmenin yollarını araştırıyor.
Bu yeni yöntem yalnızca bakır katalizörlerle sınırlı kalmayacak. Araştırmacılar, aynı tekniği elektrolizörler, yakıt hücreleri ve bataryalar gibi diğer elektrokimyasal dönüşüm teknolojilerine uygulamayı planlıyor. Özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının dalgalı doğasıyla başa çıkmak için bu tür gerçek zamanlı analizler kritik önem taşıyor.
Geleceğe Yönelik Önemli Adım
SLAC kıdemli bilim insanı Dimosthenis Sokaras‘a göre, bu yenilikçi yaklaşım sadece kataliz süreçlerini anlamaya değil, aynı zamanda enerji verimliliğini artırmaya da yardımcı olacak. Berkeley Lab‘den Junko Yano ise yöntemi “binlerce küçük pencere açarak tepkimelerin nasıl ve ne zaman gerçekleştiğini gösteren eşsiz bir araç” olarak tanımlıyor.
Bu gelişme, karbonsuz bir geleceğe giden yolda elektrokimyasal teknolojilerin hem verimli hem de dayanıklı olmasını sağlamak için atılmış büyük bir adım olarak öne çıkıyor.
İlgili Makaleler
- Güneş ışığından hidrojen üretimi: Yeşil enerjiye yeni yaklaşım
- Plazma teknolojisi ile EV batarya malzemesi üretimi
- Karbon giderme stratejilerinde düşük maliyet, yüksek verim
© 2025 Yeşil Haber