Nanokristal bakır, karbon monoksidi yakıta dönüştürüyor

ABD'deki araştırmacılar tarafından, karbon monoksidin alkollere elektrokimyasal olarak dönüşümünü katalizleyen yeni bir nanokristalize bakır elektrot türü geliştirildi. Bilim adamları, araştırmanın gelecekte kesikli ve yenilenebilir kaynaklardan enerji saklamak için bir yol oluşturacağını ve karbon yakalama tekniklerinin ekonomik olarak daha ulaşılabilir olmasını umuyor.

Karbon dioksidi karbon monokside indirgemek için pek çok elektrokimyasal katalizör bulunmaktadır, ancak karbon monoksit zayıf bir yakıttır, çünkü gaz halindedir, enerji yoğunluğu düşüktür ve zehirlidir. Karbon monoksidin alkoller gibi yakıtları oluşturmak üzere indirgenmesi ise daha zordur. Karbon monoksidi hidrojen ile birleştirerek alkol üretebilen pek çok katalitik süreç geliştirilmiştir, ancak endüstriyel hidrojen fosil yakıtlarından üretilmektedir.

Karbon monoksidin alkollere elektrokimyasal olarak, hidrojen kaynağı sadece su olacak şekilde indirgemek yakıt bilimcileri için temel hedef haline gelmiştir. Bu tepkimenin katalizörü bakırdır, dolayısı ile prensip olarak ihtiyacınız olacak tek şey bir bakır elektrot olacaktır. Pratikte ise, sudan gelen hidrojenin büyük kısmı gaz halinde uçup gitmekte olup karbon monoksidi indirgeyememektedir.

Matthew Kanan ve Stanford Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarı'ndaki arkadaşları, standart bir bakır levha elektrot ile nanokristalize bakır elektrotlardan ele geçen sonuçları karşılaştırdı. İnceledikleri ticari nanoparçacıklı elektrotlar, bakır yığınının soğumadan önce hızla buharlaştırılması ve izole nanoparçacık oluşturması yöntemiyle oluşturulmuştur. Kendi yaptıkları elektrotlar ise bakır levhayı yükseltgeyip oluşan oksidi indirgeyerek elde edilmiştir.

Standart levha elektrotta olduğu gibi, ticari nanoparçacıklı elektrotlar tarafından üretilen hidrojenin yalnızca %5'i karbon monoksidi indirgemeye gitmiş görünüyor. Buna karşıt olarak, oksit türevi elektrotlar karbon monoksidi indirgemekte çok daha etkili görünüyor, elde edilen ürünün %50'si etanol, asetat, etilen ve propanolden oluştuğu bildirildi. Araştırmacılar, açıklamanın nanoparçacıklar arasında bulunan tanecikli yapılarda saklı olduğunu düşünüyor.

Kanan, şöyle diyor: “Tanecikli yapılar yüzeyde sonlanıyor ve yüzey sonlanmasında, parçacığın normal yüzeyi üzerinde kararlı olmayacak, farklı bir yapı elde edebilirsiniz”.

Ekip, tanecikli bölgelerin konumlarını atomik kesinlikle haritalamak üzerinde çalışıyor, böylelikle teorik kimyacıların karbon monoksit indirgenmesinin tam olarak nasıl orada oluştuğunu bulmasını umuyorlar.

Hollanda'daki Leiden Üniversitesi'nde çalışan Marc Koper isimli elektrokimyacı, “Bu çalışmayı gerçekten beğendim” diyor. Ancak şöyle bir uyarıda bulunuyor: “Çalışma endüstriyel sürece gitmek için henüz çok geride” ve “üstesinden gelinmesi gereken pek çok pratik sorun var” diyor, ve sözlerini şöyle tamamlıyor: “kendi açımdan, böyle bir şeyin yapılabilmesinin gerçek olması bile temel ve dikkat çeken bir ilerlemedir”.

Kaynaklar

C W Li, J Ciston and M W Kanan, Nature, 2014, DOI: 10.1038/nature13249

http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/04/nanocrystalline-copper-turns-co-carbon-monoxide-fuel

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap