Hidrojen Yakıt Pilini Cepte Taşımanın Yolu Bulundu

Hidrojen temiz bir enerji kaynağı olduğundan, geleceğimiz için oldukça büyük potansiyeli olan bir element. Hidrojen gazının esas zorluğu depolanması ve taşınması sırasında ortaya çıkar. Günümüzde, yanarken yoğun bir enerji sağladığı için sıvı hale getirip endüstriyel alanlarda kullanırız. Ancak hidrojeni sıvılaştırmak için son derece düşük sıcaklıklara kadar soğutmak gerekiyor. Şimdilerde bir Japon araştırma ekibi, hidrojeni cebimizde rahatça ve güvenli bir şekilde taşıyabilmemizi sağlayacak bir plastik üretebilmek için yeni bir polimer icat ettiler.

Elbette dünyada hidrojen depolama konusunda çalışmalar yapan bir sürü araştırma ekibi var ve hepsinin amacı hidrojeni günlük hayatımıza sokabilmek. Genel odakları otomobil endüstrisi ve dizüstü bilgisayarlar, akıllı telefonlar gibi taşınabilir cihazlar. Örneğin hidrojen yakıt hücresine sahip bir araç olan Honda Clarity Fuel Cell hidrojeni direkt olarak yakmak yerine havadan aldığı oksijen ile kimyasal tepkimeye sokarak elektrik üretiyor. Ancak bir sorunu var; kullanılacak hidrojen, maliyeti bir hayli fazla olan yüksek basınç tüplerinde saklanmak zorunda.

Yeni üretilen polimer işte tam bu aşamada devreye girecek. Waseda Üniversitesi araştırmacılarının keton/alkol bileşimi kullanarak oluşturdukları bu yeni polimer, içine hidrojen gazı doldurulduğunda bile başarılı olduğunu kanıtladı.

Bu çalışmada araştırmacılar, bugüne kadar bilinen ve üzerine yoğun olarak gidilen bir yöntemden ilham almışlar. Bor ile çalışan araba konusunda olduğu gibi bor, hidrojen ile kimyasal bağ kurma yeteneğine sahip bir element. Bu da borun hidrojeni nispeten kolay, güvenli ve geri dönüşümlü biçimde saklamasını sağlıyor. Yine de bu bile çok pratik bir yol değil çünkü hidrojeni sünger gibi emmiş olan bu bileşiğin de yine yüksek basınçlı veya sıcaklık kontrollü tanklarda saklanması gerekiyor. Üstelik bilim insanları bu bileşikten hidrojeni serbest bırakmanın güvenli ve rahat bir yolunu henüz keşfetmiş değil.

Waseda Üniversitesi'nden gelen çözüm ise şu anda anti-sıtma ilaçları yapmada kullanılan ve organik bir bileşik olan fluorenol isimli bir ketondan faydalanıyor ve bundan bir çeşit polimer geliştirmeyi başardılar.

Bu polimer önce plastik levha biçiminde kalıplanır. Ardından oda sıcaklığındaki suya daldırılarak -1.5 Volt gerilim altında basit bir elektrolitik hidrojenasyon vasıtasıyla hidrojeni sabitleyebilir. Sulu bir iridyum katalizörü ile 80 ° C'ye (176 ° F) ısıtıldığında ise, fluorenol polimeri hidrojeni serbest bırakır. Araştırmacıların yayınladığı bir makaleden alınan bilgilere göre fluorenolün teorik hidrojen depolama kapasitesi ağırlıkça yüzde 1.1. Ancak piperazin tetranol'de bu oran ağırlıkça yüzde 2.8.

Bu değerler oldukça düşük enerji geri dönüşüm oranlarına benziyor gibi görünse de buna aldanmayın çünkü verilen değerler hidrojenin katı ağırlığına işaret ediyor. Burada oldukça büyük miktarda hidrojen gazından bahsediyoruz.

Sonuç olarak bu çalışma ümit vadediyor. Üretilen polimer güvenli ve kullanımı kolay. Kalıplanabiliyor, sağlam, yanıcı değil ve düşük toksisiteye sahip. Hidrojeni deli bağlar gibi sıkıştırmadan, sıvılaştırmadan gayet hafif şartlar altında ve önemli bir kayıp olmaksızın saklayabiliyor ve ihtiyaç olduğunda geri bırakıyor ve bu döngüyü tekrar tekrar sağlayabiliyor.

Bu çalışma gösteriyor ki gelecekte polimer bazlı hidrojen pillerini cebimize atıp taşıyabileceğiz. Diğer potansiyel kullanım alanları ise ilham verici. Örneğin otomobiller için benzin istasyonu yerine bu pillerin değişim istasyonları kurulabilir. Evimizde ısınma ve aydınlanma için kullanacağımız hidrojeni, görevliler tarafından kapımıza getirilen büyük hidrojen pilinden sağlayabiliriz. Elbette uzak gezegenlerde kurulacak araştırma tesislerinin enerjisini de karşılayabiliriz.

Çalışma nature dergisinde yayınlandı.
Kaynak: Waseda Üniversitesi

#bilim #çevre #enerji #kimya #hidrojen #otomotiv #teknoloji