Ana Sayfa Hidrojen Şeker kamışı atığı ve güneş ışığıyla daha hızlı hidrojen üretimi

Şeker kamışı atığı ve güneş ışığıyla daha hızlı hidrojen üretimi

Yazar

Nis 26, 2025 @ 10:03 Değiştirilme tarihi: Nis 26, 2025 @ 10:04

Güneş enerjisi ve biyokütle kullanılarak hidrojen üretiminde dört kat verim artışı elde edildi

Güney Kore, Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (UNIST) araştırmacılar, şeker kamışı atıklarından elde ettikleri biyokütleyi ve silikon fotoelektrotları kullanarak yalnızca güneş ışığı ile hidrojen üretiminde devrim yarattı. Üstelik bu yöntem, ABD Enerji Bakanlığı’nın belirlediği ticarileşme eşiğinin dört katı üretim hızı sağladı.

Şeker kamışı atıklarından temiz hidrojen üretimi için yeni bir yöntem geliştirildi

Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden (UNIST) Profesörler Seungho Cho ve Kwanyong Seo liderliğindeki ekip, malzeme bilimi profesörü Ji-Wook Jang ile iş birliği yaparak, çevreye zarar vermeden hidrojen üretebilen yenilikçi bir sistem geliştirdi. Araştırmaları, saygın bilim dergisi Nature Communications’ta yayımlandı.

Bu sistemde şeker kamışı atıklarından elde edilen furfural maddesi, bakır elektrot üzerinde oksitleniyor ve böylece hidrojen gazı üretiliyor. Aynı zamanda yan ürün olarak furoik asit gibi ekonomik değeri yüksek kimyasallar ortaya çıkıyor. Karşı elektrot olan silikon fotoelektrot ise sudan hidrojen üretiyor. Böylece her iki elektrottan da hidrojen elde edilerek verim teorik olarak iki katına çıkarılıyor.

Elde edilen hidrojen üretim hızı 1,4 mmol/cm²·saat olarak ölçüldü. Bu değer, ABD Enerji Bakanlığı’nın belirlediği 0,36 mmol/cm²·saat ticarileşme hedefinin yaklaşık dört katı.

UNIST araştırmacıları güneş ışığı ve şeker kamışı atığı kullanarak hidrojen üretiminde ABD hedefinin dört katı verim sağladı

Düşük voltaj sorunu furfural oksidasyonu ile çözüldü

Kristal silikon fotoelektrotlar, güneş ışığından yoğun miktarda elektron üretebilme kapasiteleri sayesinde hidrojen üretimi için büyük potansiyel taşıyor. Ancak ürettikleri düşük voltaj (0,6 V) nedeniyle doğrudan suyun ayrıştırılması işlemi zorluk yaratıyordu. Araştırmacılar, karşı elektrot üzerinde furfural oksidasyonu gerçekleştirerek bu voltaj açığını kapatmayı başardı.

Bu yöntem, silikon elektrotların yüksek fotokimyasal akım yoğunluğunu korurken sistemin tümünde voltaj yükünü azaltarak, dış güç kaynağına ihtiyaç duymadan hidrojen üretimini mümkün hale getirdi. Fotokimyasal akım yoğunluğu, birim yüzey alanı başına elektron akışı anlamına geliyor ve doğrudan hidrojen üretim hızıyla bağlantılı.

Dayanıklı ve verimli yapı: İleri malzeme teknolojileri kullanıldı

Sistemde kullanılan silikon fotoelektrotlar, interdigitated back contact (IBC) yapıya sahip. Bu tasarım, elektrot içindeki voltaj kayıplarını minimuma indiriyor. Ayrıca elektrotlar, nikel folyo ve cam katmanlarla kaplanarak elektrolit sıvısının neden olabileceği bozulmalara karşı korunuyor.

Bu koruyucu yapı sayesinde sistem uzun süre boyunca stabil çalışabiliyor. Ek olarak, silikon elektrotların sıvı içinde doğrudan yer alması, kendiliğinden soğuma etkisi yaratarak verimliliği ve dayanıklılığı artırıyor. Bu özellik, batarya ve elektroliz cihazlarının ayrı olduğu sistemlere kıyasla önemli bir avantaj sağlıyor.

Furoik asit yan ürünü ekonomik avantaj sağlıyor

Sistemin bir diğer önemli özelliği, sadece hidrojen üretmekle kalmayıp değerli bir yan ürün olan furoik asit de üretmesi.

Furoik asit, gıda koruyucuları ve farmasötik ürünler gibi çeşitli sektörlerde kullanılabiliyor. Böylece hidrojen üretiminin yanı sıra ek ekonomik getiriler de sağlanabiliyor.

Bu çok yönlü üretim yapısı, güneş enerjisinden elde edilen hidrojenin maliyetini daha da düşürerek, fosil yakıtlardan üretilen hidrojenle rekabet edebilir bir seviyeye gelmesini destekliyor.

Geleceğin enerji dönüşümünde önemli bir adım

Araştırma ekibinin üyesi Profesör Ji-Wook Jang, bu teknolojinin özellikle ekonomik açıdan büyük bir dönüm noktası sunduğunu belirtti.

“Bu sistem, ABD Enerji Bakanlığı’nın belirlediği güneş enerjili hidrojen üretim hedefinin dört katına ulaşarak, fosil yakıtlara dayalı hidrojen üretimiyle rekabet edebilecek maliyet seviyelerine erişmeyi mümkün kılıyor” diyen Jang, bu çalışmanın yeşil hidrojen ekonomisinin gelişmesinde kritik rol oynayacağını vurguladı.

UNIST’in geliştirdiği bu yeni sistem, yenilenebilir enerji kaynaklarından karbon ayaksız hidrojen üretiminin yaygınlaşmasında önemli bir adım olarak görülüyor.