Sürdürülebilir Hidrojen Üretiminde Nanokarbonlar
Metal içermeyen bir katalizör türünün uygun maliyetli ve sürdürülebilir hidrojen üretim teknolojilerinin geliştirilmesine katkıda bulunabileceğini bulan Surrey Üniversitesi araştırmacılarına göre, hidrojen yakıtı, geleneksel fosil yakıtlara göre daha uygun bir alternatif olabilir.
Bulgular ACS Applied Materials & Interfaces’te yayınlandı. Çalışma, aynı zamanda
güçlü bir sera gazı olan metanın hidrojene doğrudan dönüştürülmesi için kenarları dekore edilmiş (edge-decorated) nanokarbonların, metal içermeyen katalizörler olarak kullanılması konusunda umut verici sonuçlar gösterdi.
Araştırılan nanokarbonlar arasında, nitrojen katkılı nanokarbonlar, yüksek sıcaklıklarda
hidrojen üretimi için en yüksek performansı sergiledi.
En önemlisi, araştırmacılar ayrıca nitrojen katkılı ve fosfor katkılı nanokarbonların, bu
süreçte katalizörlerle ortak bir sorun olan karbon zehirlemesine (carbon poisoning) karşı güçlü bir dirence sahip olduğunu da buldular.
Malzeme bilimi simülasyonlarını gerçekleştiren araştırma görevlisi Dr. Neubi Xavier Jr., “Sonuçlarımız, kenarları dekore edilmiş nanokarbonların katalizör olarak kullanılmasının, geleneksel metal katalizörlere uygun maliyetli ve sürdürülebilir bir alternatif sunarak hidrojen endüstrisi için oyunun kurallarını değiştirebileceğini gösteriyor.
Aynı zamanda bu süreç, küresel ısınmaya neden olan bir fosil yakıt olan metanı da ortadan kaldırıyor” dedi. Hidrojen yakıtı, karbon emisyonlarını azaltma ve fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltma potansiyeline sahip temiz ve yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.
Yakıt olarak kullanıldığında, hidrojen araçlara güç sağlayabilir, elektrik üretebilir ve binaları ısıtabilir. Hidrojen yakıtının tek yan ürünü su buharıdır ve bu da onu geleneksel fosil yakıtlara çevre dostu bir alternatif haline getirir.
Bununla birlikte, hidrojen yakıtı üretimi şu anda süreçte karbon emisyonu oluşturan fosil yakıtlara, bunun yanı sıra madenciliği ve üretimi yoğun enerji gerektiren ve çevreyi olumsuz etkileyebilen metal katalizörlere bağımlıdır.
Bu nedenle, sürdürülebilir hidrojen üretim yöntemlerinin ve katalitik malzemelerin geliştirilmesi, temiz bir enerji kaynağı olarak hidrojen yakıtının tam potansiyelini gerçekleştirmek için çok önemlidir.
Araştırma, hidrojen üretimi için en verimli kenar dekorasyonunu belirlemek üzere kuantum kimyası, termodinamik ve kimyasal kinetiği birleştiren, sürdürülebilir enerji ve hesaplamalı kimya alanında uzman olan Surrey Üniversitesi’nden Dr. Marco Sacchi liderliğindeki bir ekip tarafından yürütüldü.
Dr. Sacchi, “Hidrojen üretimi için katalizörlerle ilgili en büyük zorluklardan biri, karbon tarafından zehirlenebilmeleridir. Ancak çalışmamız, nitrojen ve fosfor katkılı nanokarbonların bu soruna oldukça dirençli olduğunu buldu. Bu, sürdürülebilir hidrojen üretimi için ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.”
Kaynak: More information: Neubi F. Xavier et al, First-Principles Microkinetic Modeling Unravelling the Performance of Edge-Decorated Nanocarbons for Hydrogen Production from Methane, ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.2c20937
Journal information: ACS Applied Materials and Interfaces Provided by University of Surrey / https://phys.org/news/2023-02-edge-decorated-nanocarbons-sustainablehydrogen-production.html
