ABD'deki Oregon Eyalet Üniversitesi'nden kimya mühendisleri, güneş ışığını doğrudan kullanarak suyu hidrojen ve oksijene ayırabilen yeni bir fotokatalitik malzeme sınıfı geliştirdi. Araştırmacılar, sistemin pahalı metal katalizörlere ihtiyaç duymadan temiz hidrojen gazı üretmesini sağlayan yapıyı inceledi.
Çalışmada, metal-organik kafes mimarisine sahip BVR-19 adı verilen kristal yapı mercek altına alındı. Malzemenin oda sıcaklığındaki sulu çözeltilerde herhangi bir ek enerji harcanmadan kendiliğinden oluşabildiği ve güneş ışığı altında reaksiyonu önemli ölçüde hızlandırdığı belirlendi.
Kükürt bağları elektronları doğrudan harekete geçiriyor
Araştırmacılar, sistemin nasıl çalıştığını ortaya koymak için malzemenin kimyasal yapısını inceledi. Yapıda bulunan sıra dışı kükürt-kükürt bağlarının ışığa maruz kaldığında geçici olarak koptuğu tespit edildi.
Bu süreçte ortaya çıkan yüksek reaktif kükürt bileşenlerinin, suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılması için gerekli elektron akışını doğrudan sağladığı belirlendi.
Böylece reaksiyon yükünü platin veya paladyum gibi kıymetli metal atomları yerine malzemedeki organik kükürt blokları üstleniyor. Araştırmacılar, bu özelliğin sistemin ek bir soy metal katalizöre ihtiyaç duymadan yüksek verimle hidrojen üretmesini sağladığını kaydetti.
Yeşil hidrojen maliyetini düşürebilecek tasarım
Geliştirilen fotokatalizörün, suyun elektrik kullanılarak parçalandığı yüksek enerji maliyetli geleneksel elektroliz yöntemlerine kıyasla daha ekonomik bir yeşil yakıt alternatifi sunduğu belirtildi.
Araştırmanın başyazarı Kyriakos Stylianou, malzemenin metal çekirdeklerini değiştirerek farklı varyasyonların fotokatalitik güçlerini haritalandırdıklarını ifade etti.
Stylianou, elde edilen tasarım ilkelerinin, güneş ışığını doğrudan depolanabilir temiz yakıta çeviren yeni nesil reaktörlerin üretim maliyetini belirgin şekilde düşüreceğini bildirdi.
