Mikro-akışkan yakıt pili avantaj sağlıyor

ABD'deki Cornell Üniversitesi'nde görev yapan araştırmacılar, şu anda hâkim yakıt pili düşüncesini pahalı hâle getirecek olan, günümüzün sistemlerindeki üç standart karakteristik unsuru dışarıda bırakarak maliyeti düşürmek üzere bir adım attılar. Héctor Abruña ve Abraham Stroock'un takımı kullanılan yakıtı, yükseltgen kimyasalları ve bunları ayrı tutan hücre tasarımını değiştirdiler ve 0,25 W/cm2'nin üzerinde güç yoğunlukları elde ettiler. Abruña, Chemistry World'e verdiği demeçte “Elde ettiğimiz şey, bu kadar basit bir cihaz için olağanüstü” diyor. Abruña, şöyle devam ediyor: “Otomotiv uygulamaları için yakıt pilleri normalde 1-2 W/cm2 civarında seyrediyor. Bu ise o kadar yüksek değil”.

Mikro-akışkan yakıt hücresi, yakıtı ve yükseltgeni ayrı tutan pahalı Nafion yarı geçirgen zarına ihtiyaç duymuyor
© Cornell Üniversitesi

Genellikle, yakıt pilleri hidrojen veya metanolden oksijen ile elektrik üretiyor, bu ikisini ayırmak için pahalı bir Nafion proton değiştirme yarı geçirgen zarı kullanılıyor ve bir gerilim gradyanı oluşturuluyor. ABD'deki Harvard Üniversitesi'nde George Whitesides'in grubunda çalışırken, Stroock iki farklı çözeltinin beraberce aktığı, ancak karışmadığı mikro-akışkan bir reaktör tasarımı yaptı. Abruña bu “laminer akış” olayının tamamen yeni kimyasal süreçlere yol açacağını söylüyor. Ekibi, bazik alanda kararlı olan borohidrür iyonları ile yükseltgen olarak seryum amonyum nitratı (CAN) eşleştiriyor. “Elimizde bir asit ve bir baz bölmesi var” diyen Abruña, “bunu bir yarı geçirgen zar ile yapamazsınız. Bu önümüze muazzam fırsatlar açıyor” diyerek bitiriyor.

Takım üyesi David Finkelstein, borohidrür kullanımının yakıt pillerinde giderek artan oranda düşünülmesine rağmen geleneksel yaklaşımların bundan tam olarak faydalanamadığını anlatıyor. Şöyle devam ediyor: “İnsanlar yakıt pillerinde oksijen kullanmaya alışmışlar, çünkü bedava gibi görüyorlar; ancak borohidrür hidrojen veya metanole nazaran çok daha yüksek akım yoğunlukları verebilir, yükseltgen bunu takip etmek zorundadır. Oksijen ise bunu yapamaz”.

Birleşik Krallık'taki Oxford Üniversitesi'nde anorganik kimya bölümünün başı ve Birleşik Krallık sürdürülebilir hidrojen enerjisi konsorsiyumu yöneticisi olan Peter Edwards, bu çalışmayı “çok önemli bir gelişme” olarak görüyor. Edwards'a göre, araştırma grubu yüksek enerji yoğunluklu borohidrür gibi bir yakıtı kullanarak, hidrojen kullanıldığında karşılaşılan büyük sorunların pek çoğundan kaçmış oldu. Edwards şöyle bitiriyor: “Şimdi önümüzdeki sorun, güç yoğunluklarını ve etkinliklerini artırmak için yeterli derecede yüksek derişimlerde borohidrürün kararlılığını kontrol etmek”.

Finkelstein, araştırma grubunun yaklaşımının ticarileşmeden uzak olduğunu, ancak, bu fikirlerin günümüz teknolojisinin karşılaştığı engellerin etrafından dolanacak yolları bulabileceğini söylüyor. Finkelstein şöyle bitiriyor: “farklı ve kullanışlı yakıt pillerinin kimyasal özelliklerini ve şu âna kadar çok düşünülmemiş yeni akış geometrilerini göstermeye çalışıyoruz”. Abruña, özellikle kısıtlı hammaddelerden ötürü önerdikleri kimyasal çözümlerin geniş ölçekte uygulanamayacağını belirtiyor. Abruña, “ancak küçük uygulamalarda bunun hem gerçek, hem de mecazi olarak çok kuvvetli olabileceğini düşünüyorum” diyor.

Aktaran: Andy Extance

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2012/April/microfluidic-fuel-cell-without-nafion.asp

N Da Mota et alJ. Am. Chem. Soc.,  2012, DOI: 10.1021/ja211751k 

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap