Yeşil hidrojen üretiminde yeni gelişme: Polimer fotokatalist kullanımı

Günümüzde hidrojen üretimi için doğalgaz kullanımı, sera gazı emisyonlarını artırmaktadır. Sera gazı emisyonlarından dolayı yeşil hidrojene bir an evvel geçiş yapılmalıdır. Yeşil hidrojen, güneş ışığı kullanarak fotokatalistlerle suyun hidrojen ve oksijenlerine ayrılmasını kapsayan bir üretim şeklidir. Yeşil hidrojene geçiş kapsamında Strathclyde Üniversitesi tarafından yapılan çalışma sonucunda bu üretim şeklini kullanmak daha kolay hale gelmiştir. 

Polimer fotokatalizörler, son yıllarda sudan fotokatalitik hidrojen üretimi için sıklıkla kullanılan bir yöntem olmuştur. Çoğu çalışma, büyük ölçekli hidrojen enerjisi üretimi için uygun olmayan kurban elektron donörlerini kullanmayı amaçlamaktadır. Yapılan bu çalışmada dibenzo-[b,d]tiyofen sülfonun (P10) paladyum/iridyum oksit (IrO₂) yüklü homopolimerinin, sistem stabilize edildikten sonra 60 saatten fazla bir sürede stokiyometrik miktarlarda H₂ ve O₂ üretmek için su ayrışımını kolaylaştırdığı gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, konjuge polimerlerin uygun yardımcı katalizörlerle birlikte su ayrıştırma için tek bileşenli fotokatalitik sistemler olabileceğini göstermektedir¹. 

Polimer katalizörlerin yakıt hücresinde uygulandığı takdirde, üretilen hidrojen kullanılırken sera gazı salınımı gerçekleştirmemesiyle birlikte nakliyesinde de karbon emisyonlarını azaltabilir. Dr. Sebastian Sprick: “Sürdürülebilir enerji sorununu çözmek için bol miktarda yenilenebilir enerji kaynağı güneşten sağlanmaktadır. Bu oran enerji talebinin tamamının sekiz bin katı kadardır.” dedi². Geliştirilen yeni sistemde önceki sistemlere kıyasla sözde kurban reaktiflerin kullanımı baz alındığından ileriye dönük bir adım atılmıştır. Kurban malzemeler, elektronların rekombinasyon eğilimini azaltıp hidrojen oluşumunu hızlandıran elektron donörleridir. 

Dr. Sprick: “Polimer fotokatalistlerin özellikleri sentetik yaklaşımlarla ayarlanabildiğinden gelecekte yapının basit ve sistematik bir optimizasyonuna uygundur.” dedi. Araştırmacılar başka bir avantaj olarak, polimerlerin basılabilir olması ve bir gazete baskısı gibi ölçeklerinin büyütülebilirliği açısından uygun baskı teknolojilerinin kullanımına da elverişli olduğunu açıklamışlardır.

Okan Şener

Kaynaklar

1. Bai, Y., Li, C., Liu, L., Yamaguchi, Y., Bahri, M., Yang, H., Gardner, A., Zwijnenburg, M. A., Browning, N. D., Cowan, A. J., Kudo, A., Cooper, A. I., & Sprick, R. S. (2022). Photocatalytic overall water splitting under visible light enabled by a particulate conjugated polymer loaded with iridium. Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/anie.202201299
2. https://techxplore.com/news/2022-05-solar-energy-cleanly-storable-hydrogen.html