Hidrojeni verimli ve güvenli bir şekilde nasıl depolayabiliriz?
İnsanların yeşil enerjiye olan ihtiyaçlarını fark etmeye başlamasıyla birlikte, dikkatler yeşil yakıta ve onu elde etmenin ve depolamanın en iyi yollarına çevrildi.
Hidrojen, yaklaşık 250 yıl önce bir yakıt kaynağı olarak ortaya çıktı. İlk hidrojen yakıt hücresi 1838 yılında elektrik üretmek için geliştirildi. Ancak, 1960'larda Apollo ve Gemini görevlerinde elektrik üretmek gibi zorlu görevlerde hidrojen yakıtı kullanılmasına rağmen, yakın tarihte fosil yakıtlar daha fazla kullanıldı.
Ancak zamanla iklim değişikliği etkisini gösterdi ve etkileri açıkça ortaya çıktı. Bu durum, insanların yeşil alternatiflere yönelmesini gerektirdi. Hidrojen, yeşil yakıt kaynağı olarak daha fazla önem kazandı.
İnsanlar hidrojen elde etmek ve depolamak için en iyi yöntemlere yatırım yapmaya başladılar. Ancak araştırmacılar her zaman depolamanın yüksek maliyeti veya zorlu koşullarıyla karşılaşmışlardır ve geri kazanımı zor olmuştur.
Ancak Uzak Doğu'da, Japonya'daki Riken Doğa Bilimleri Araştırma Enstitüsü'ndeki bir araştırma grubu, amonyağı etkili, güvenli ve kolay bir şekilde depolamak için yeni bir yöntem buldu. Amonyakın ağırlığının yüzde 20'sinin hidrojen olduğunu göz önünde bulundurarak, amonyağın hidrojen için uygun bir kaynak olduğunu fark ettiler ve basit ama dahi bir çözüme ulaştılar.
Bu çalışma, "Journal of the American Chemical Society" dergisinde 10 Temmuz 2023'te yayınlandı.
MOLEKÜL İÇİNDE MOLEKÜL
Araştırmacıların fikri, amonyak molekülünü başka bir molekülün içinde depolamak ve ihtiyaç olduğunda, amonyağı kayıpsız ve daha düşük maliyetle kolayca çıkarmaktı.
Çalıştıkları depolama molekülü, "Perovskit Etil Amonyum Kurşun İyodürü" (EAPbl3) bileşiğidir ve kimyasal sembolü (CH3CH2NH3PbI3) şeklindedir.
Kimyada, eklemeli reaksiyon, bir molekülün diğer bir moleküle eklenmesi ve hatta bazı moleküllerin birbirine eklenmesiyle daha büyük bir kimyasal bileşik oluşturulması olarak bilinir.
Bu bağlamda, en basit kimyasal reaksiyonlardan biri olan eklemeli reaksiyon, araştırmacılar tarafından basitliği nedeniyle tercih edilmiştir. Amonyak, "Perovskit Etil Amonyum İyodür Kurşun" bileşiğine eklenerek kurşun iyodür hidroksit (Pb(OH)I) haline dönüşmüştür.
Önemli olan, depolanan amonyağın geri kazanım sürecinin çok basit olmasıdır. Bu, ters reaksiyon ile mümkündür. Bu da basit ve düz bir kimyasal reaksiyondur ve reaksiyon yönünü değiştirme imkanı sağlar. Bu ters reaksiyon, aynı koşullar altında ürünleri yeniden reaktiflere dönüştürür.
Bu reaksiyon, “perovskite etil amonyum kurşun iyodür” bileşiğinin amonyak ile 50 santigrat derece altında ters reaksiyonda katılma reaksiyonundan ortaya çıkan madde olan kurşun iyodür hidroksit bileşiğine uygulandığında, reaksiyon ters yönde ilerler. Kurşun iyodür hidroksit, amonyak ve etilamonyum kurşun iyodür perovskite ayrışır. Böylece yüksek bir maliyet olmadan tekrar kolayca amonyağı elde edilir. Ayrıca, perovskit, monodimensional yapıya geri döner ve tekrar kullanımı kolaylaştırır. Amonyak tekrar tekrar bu bileşiğin içinden depolanabilir ve geri alınabilir.
Araştırmacılar ayrıca bu bileşiğin amonyağı sarıdan beyaza dönüştürme yeteneğini de fark etti, bu da başka çalışmalara renk özelliklerini inceleme fırsatı veriyor.
Bu çalışma sürdürülebilir kalkınma hedeflerini gerçekleştirmeye, temiz enerji kullanımını desteklemeye ve karbonsuz yeşil ekonomiye geçişi kolaylaştırmaya yardımcı oluyor.
