İnsanoğlu iklim kriziyle karşı karşıyayken araştırmacıların çözüm önerilerinden biri hidrojen gibi alternatif enerji kaynaklarına geçmektir. Kyushu Üniversitesi karbon nötr bir toplum oluşturmak için hidrojen enerjisinin verimini artırma ve depolanma yöntemleri üzerinde çalışıyor.
Fosil yakıtlar yerine sürdürülebilir enerji kaynaklarına doğru yönelme amacı içinde olan Japon araştırmacılar, hidrojen enerjisinin verimini artırıp, maliyetini azaltacak şekilde depolayan yeni bir malzeme elde ettiler.
Yeni hidrojen taşıyıcısı elde edilen enerjiyi oda sıcaklığı koşullarında 3 aya kadar depolayabilme özelliğine sahiptir. Hidrojen depolama için şimdiye kadar katalizör olarak platin, rodyum veya iridyum gibi pahalı metaller kullanıyordu. Artık nikel, hidrojen enerjisi depolama için uygun bir seçenek olabilir ve gelecekteki bileşiklerin maliyetini potansiyel olarak düşürebilir. Nikel hidrojeni kimyasal olarak bağlama yeteneğine sahiptir ve hidrojenin oda sıcaklığında depolanabilmesine imkan sağlar. Malzeme seçiminde nikel tercih edilmesi maliyetin ucuz olmasını sağlar.
Araştırmanın liderliğini yürüten Profesör Seiji Ogo “Çalışmalarımız, hidrojen enerjisinin taşınabilmesi ve depolanabilmesini sağlayan yeni malzemeler üzerine odaklanıyor. Gaz formunda taşımak yüksek miktarda enerji gerektirir. Depolanması ve taşınması için her bir hidrojen atomunu temel bileşenlerine yani proton ve elektronlarına ‘ayırmak’ bir çözüm yolu olabilir.” demiştir.
Ogo, “Biz de ilham kaynağı olarak doğadan esinlendik. Hidrojenaz[NiFe] isimli bir dizi enzim var. Bu enzim hem hidrojeni temel bileşenlerine katalize edebiliyor hem de oda sıcaklığında depolayabiliyor. Araştırma ekibim bu enzimleri dikkate alıp aynısını yapabilen yeni bir bileşik elde etmeyi başardı.” diyerek de eklemiştir.
Hidrojenaz, doğada hidrojeni proton ve elektrona katalize eden ve bu enerjiyi depolayan bir enzimdir. Bu enzimin çekirdeğinde nikel ve demir gibi bol bulunan metaller bulunur. Bu metaller, hidrojeni suyu protonlarından indirgeyerek üretirler1.
Hidrojenazlar, [FeFe]-hidrojenazlar ve [NiFe]-hidrojenazlar olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. [NiFe]-hidrojenazlar O2‘ye daha az duyarlıdırlar bu sebeple hidrojen ekonomisinde enzimlerin kullanımını sınırlı hale getirebilirler. O2 duyarlılığı azaldığı taktirde hidrojenaz, hidrojen üretimi veya biyoelektrik üretiminde daha yaygın şekilde kullanılabilir2.
Oda sıcaklığı koşulunda yeni bileşikleri hidrojenden tek adımda senteziyle, elektronları kendine çekebileceğini ve depolayabileceğini gösterirken üstüne yapılan araştırmalar elektronu çıkarmak amacıyla kendi katalizörü de olabileceğini göz önüne serdi. Bu, eski hidrojen enerji taşıyıcılarıyla mümkün olmayan bir gelişmedir3.
Araştırma ekibi elde ettiği yeni bulguları pratik uygulamalara dönüştürmek amacıyla sanayi sektörüyle bir işbirliği düşünüyor. Ogo, “Tüm bunlara ek olarak verimliliğini ve depolama süresini artırmakla kalmayıp bu tür bileşikler için maliyeti daha düşük metallerin uygulanabilirliği üstünde de araştırma yürütmek isteğindeyiz. H2 gazı yalnızca yakıt hücreleri için değil onun hidrit iyonları, hidrojen atomları ve elektronlar olarak seçici olarak kullanarak çevre ve enerji sorunlarını çözme potansiyelini çözme potansiyeline sahiptir. Elde ettiğimiz verilerle doğa dostu ve daha yeşil bir gelecek planı için karbondan arınma hedefine ışık tutacağını umut ediyoruz.” diyor1.
Kaynaklar
1. https://techxplore.com/news/2023-10-potentially-cheaper-cooler-hydrogen.html