Yeni yakıt hücresi tasarımı hidrojen enerjisini ucuzlatacak

Japonya’daki Kyushu Üniversitesi’nden araştırmacılar, katı oksit yakıt hücrelerinin çalışma sıcaklığını önemli ölçüde düşüren “ScO₆ otoyolu” adlı yeni bir elektrolit geliştirdi. Bu yenilik, üretim maliyetlerini azaltarak hidrojen enerjisinin daha geniş ölçekte yaygınlaşmasının önünü açabilir.

Hidrojen enerjisi için en verimli teknolojilerden biri olan katı oksit yakıt hücreleri (SOFC – Solid Oxide Fuel Cell), bugüne kadar 700–800 ℃ çalışma sıcaklığı nedeniyle pahalı ısıya dayanıklı malzemelere bağımlıydı. Bu da maliyetleri artırıyor ve yaygın kullanımı sınırlıyordu. Japonya’daki Kyushu Üniversitesi’nden Profesör Yoshihiro Yamazaki liderliğindeki araştırma ekibi, “ScO₆ otoyolu” tasarımıyla çalışma sıcaklığını 300 ℃’ye indirerek bu soruna kökten bir çözüm getirdi.

Yenilikçi elektrolit tasarımıyla gelen performans sıçraması

Araştırmacılar, SOFC’lerde proton iletimini sağlayan seramik elektroliti yeniden tasarladı. Geleneksel katkı maddeleri proton sayısını artırsa da kristal yapı içinde tıkanmalara yol açarak iletkenliği düşürüyordu. Baryum stannat (BaSnO₃) ve baryum titanat (BaTiO₃) bileşikleri, yüksek oranda scandiyum (Sc) ile katkılanarak hem proton yoğunluğunu artıran hem de hareket kabiliyetini koruyan bir yapı elde edildi.

“ScO₆ otoyolu” ile yeni iletkenlik standardı

Scandiyum atomları, çevresindeki oksijenlerle birleşerek geniş ve titreşimli bir “ScO₆ otoyolu” oluşturuyor. Bu yapı, protonların hapsolmadan hızlıca hareket etmesini sağlıyor. Yeni elektrolit, 300 ℃’de 0,01 S/cm’nin üzerinde proton iletkenliği sunuyor; bu değer, mevcut katı oksit yakıt hücresi (SOFC) elektrolitlerinin iki kat daha yüksek sıcaklıklarda ulaştığı performansa eşdeğer.

Maliyet düşüşüyle birlikte geniş kullanım potansiyeli

SOFC’lerin çalışma sıcaklığının 300 ℃’ye düşmesi, ısıya dayanıklı malzemelere olan ihtiyacı azaltarak üretim maliyetlerini kayda değer biçimde düşürebilir. Bu gelişme, teknolojinin yalnızca sanayi tesislerinde değil, ticari binalar, konutlar ve hatta taşıtlarda da kullanılabilmesinin önünü açıyor.

Yakıt hücrelerinden ötesine uzanan ScO₆ yaklaşımı

“ScO₆ otoyolu” tasarım prensibi, sadece katı oksit yakıt hücreleriyle (SOFC) sınırlı değil. Düşük sıcaklıklı elektrolizörler, hidrojen pompaları ve karbondioksiti değerli kimyasallara dönüştüren reaktörler gibi diğer enerji teknolojilerinde de uygulanabilir. Bu yöntem, hidrojen ekonomisinin gelişimini hızlandırabilir ve küresel karbon nötr hedeflerine katkı sağlayabilir.

Temiz hidrojenin yaygınlaşmasında yeni bir dönemin kapısı

“ScO₆ otoyolu” teknolojisi, yüksek sıcaklık gereksinimi nedeniyle uzun süredir maliyetli kalan katı oksit yakıt hücresi (SOFC) sistemlerinde çığır açıyor. Düşük sıcaklık ve düşük maliyet avantajı, hidrojen enerjisinin sanayiden konutlara kadar geniş bir yelpazede erişilebilir hale gelmesini sağlayarak temiz enerji dönüşümünde güçlü bir ivme yaratabilir.

İlgili makaleler

• Yeşil hidrojen: Türkiye ve dünyada enerjinin geleceği mi?
• Yeşil hidrojenle çalışan forklift ve kamyonlara artan ilgi
• Hidrojenle çalışan uçak, kesintisiz dünya turuna çıkacak