Sydney Üniversitesi araştırmacıları, yeşil hidrojen üretimindeki en büyük darboğaz olan “saf su” gereksinimini ortadan kaldıran devrim niteliğinde bir yöntem geliştirdi. Düşük erime noktasına sahip Galyum metalini kullanan yeni fototermal süreç, herhangi bir ön arıtma gerektirmeden deniz suyunu doğrudan yakıta dönüştürebiliyor.
Yeşil hidrojen, “nihai temiz enerji taşıyıcısı” olarak kabul edilse de, üretim süreçleri bugüne kadar kritik bir paradoksla karşı karşıyaydı: Mevcut elektrolizörlerin çalışması için yüksek derecede saflaştırılmış tatlı suya ihtiyaç duyulması. Küresel su stresiyle boğuşan bir dünyada bu durum, enerji güvenliği ile su güvenliğini karşı karşıya getiriyordu.
Ancak Nature Communications dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma, bu denklemi değiştirmeye aday. Dr. Junma, Dr. Luis Campos ve Prof. Kourosh Kalantar-Zadeh liderliğindeki ekip, sıvı metal Galyum (Ga) kullanarak deniz suyunu oda sıcaklığında, ışık enerjisiyle ayrıştırmayı başardı.
Fototermal Oksidasyon: Elektrik Yok, Sadece Işık
Geliştirilen yöntemin kalbinde, 29.76 °C gibi düşük bir erime noktasına sahip olan ve avuç içinde bile sıvılaşabilen Galyum metali yatıyor. Süreç, geleneksel elektrolizden tamamen farklı bir mekanizmaya dayanıyor: Düşük sıcaklıkta fototermal oksidasyon.
Sistemde, su içinde dağıtılan nano/mikro boyutlu galyum damlacıkları, güneş ışığına veya yapay ışığa maruz bırakılıyor. Işığın tetiklediği fototermal etki, harici bir elektrik kaynağına ihtiyaç duymadan galyum yüzeyinde kimyasal bir reaksiyon başlatıyor. Bu reaksiyon, su moleküllerini (H₂O) parçalayarak hidrojen gazı açığa çıkarıyor.
“Artık sadece ışığa güvenerek, kolayca erişilebilen deniz suyunu kullanarak sürdürülebilir hidrojen çıkarmanın bir yoluna sahibiz.” — Dr. Luis Campos, University of Sydney
Tuz Korozyonu ve CAPEX Sorunu Çözülüyor
Geleneksel katalizörler, deniz suyundaki klorür iyonları ve mineraller nedeniyle hızla korozyona uğrar ve etkisiz hale gelir. Bu nedenle tesisler, yüksek yatırım maliyeti (CAPEX) gerektiren su arıtma ünitelerine ihtiyaç duyar.
Sydney Üniversitesi’nin geliştirdiği galyum tabanlı yöntem ise deniz suyunun agresif kimyasına karşı dirençli. Bu sayede hidrojen tesislerinin, arıtma maliyetlerini bypass ederek doğrudan okyanus kıyılarına ve endüstriyel limanlara kurulabilmesi mümkün hale geliyor.
Döngüsel Kimya: Atık Değil, Hammadde
Sürecin analitik açıdan en değerli yanı, “Dairesel Kimya” (Circular Chemistry) prensiplerine uygunluğudur. Reaksiyon sırasında galyum, suyla etkileşime girerek Galyum Oksihidroksit (GaOOH) formuna dönüşür.
Araştırmacılar, oluşan bu yan ürünün bir atık olmadığını vurguluyor. GaOOH, basit kimyasal işlemlerle tekrar saf galyuma indirgenerek sisteme geri kazandırılabiliyor. Bu döngüsel yapı, katalizör maliyetini düşürürken nadir elementlerin tüketimini de engelliyor.
“Galyum, suyla temas ettiğinde yüksek oranlarda hidrojen üretme yolu olarak daha önce araştırılmamıştı; bu, daha önce göz ardı edilen çok basit bir gözlemdi.” — Prof. Kourosh Kalantar-Zadeh
%12.9 Verimlilik: Ticarileşme İçin Güçlü Bir Başlangıç
Prototip aşamasındaki sistem, %12.9‘luk bir güneşten-hidrojene (solar-to-hydrogen) dönüşüm verimliliğine ulaştı. Silikon güneş panellerinin ticarileşme yolculuğuna %6 verimle başladığı düşünüldüğünde, henüz yolun başındaki bu teknoloji için %12.9, son derece rekabetçi bir oran olarak değerlendiriliyor.
Ekibin bir sonraki hedefi, süreci laboratuvar ölçeğinden çıkarıp orta ölçekli reaktörlerde test etmek ve sanayi uygulamalarına hazırlamak.
Haber Kaynağı
