Yakıt pilleri için süper-yükleyici metanol

Almanya ve İtalya'daki bilim adamları metanolden hidrojen gazını elde etmek için düşük sıcaklık ve basınçta rutenyum esaslı “pincer” (metali “çimdikleyen” kompleksler bu şekilde isimlendirilir) bir yol buldular. Buluş son derece önemli, çünkü metanolü araçlarda kullanılan proton değişim zarlı yakıt pillerinde hidrojen taşıyıcısı olarak kullanmanın yolu açılmış oluyor. Böyle yakıt pilleri elektrik üretmek üzere hidrojen gazını tüketir ve tek yan ürün sudur.

Yakıt pilleri metanolle çalışabilir, ancak bunlar hidrojen yakıt pilleriyle karşılaştırıldığında çok daha az etkinliğe sahiptir, daha az dayanıklıdır ve daha az kararlıdır. Araçlarda hidrojen kullanmanın sorunları, bu gazı saklamanın ve kullanmanın zor olmasından kaynaklanmaktadır. Metanolü hidrojen üretmek üzere bozundurma prosesine reforming denmektedir ve iyi bilinmektedir ve 200 derecenin üzerindeki sıcaklıklara ve yüksek basınçlara ihtiyaç vardır ve örneğin, araçlarda kullanılması pratik olmamaktadır.

Araştırmanın baş yürütücüsü olan, Almanya'daki Rostock Üniversitesi'nden Matthias Beller, konu hakkında şunları söylüyor: “İdeal olarak sıvı bir enerji taşıyıcısı istiyoruz, bu sebeple, dönüşümü etkin bir şekilde başarabilirsek hidrojen taşıyıcısı olarak metanol kullanmak ilgi çekici oluyor”.

Araştırma ekibi, merkezde duran rutenyum atomunun bir azot ve iki fosfor atomu ile (bunlar da organik yapılara bağlı) kıstırıldığı çözünür katalizörler sentezledi. Su ve sodyum hidroksit varlığında, katalizör metanolün formaldehide dönüşümünü hızlandırarak hidrojen açığa çıkarıyor. Formaldehit formik aside dönüşüyor ve yine hidrojen açığa çıkıyor, oluşan formik asit de hidrojen ve karbon monoksite bozunuyor. Alışılmadık şekilde, tek bir katalizör tepkime yürüdüğü sırada üç farklı substrat ile tepkimeye giriyor ve tüketilen her metanol molekülü için üç hidrojen molekülü salınıyor. Hayati anlamda, tepkime 1000C'nin altındaki sıcaklıklarda yürümektedir ve normal basınç kullanılmaktadır, böylece Beller'in söylediğine göre pratik bir yakıt pilinin içinde kullanılmaya son derece uygundur.

Katalizörün molekülü başına üretilen hidrojenin molekül sayısı ve hidrojen üretiminin hızı iyi düzeydedir, ancak geliştirilmesi gerekir. “Organometalik kimyanın güzelliği şudur; sisteminizi çok farklı şekillerde ince ayar yapabilir ve değiştirebilirsiniz”. Beller, kimyasal özelliklerle oynayarak etkinliklerin artacağına yönelik ümitli konuşuyor.

Metanol üretmenin yüksek enerji maliyeti hidrojen taşıyıcısı olarak kullanılması önünde ani bir engel olarak duruyor. Birleşik Krallık'taki Leeds Üniversitesi'nden Valerie Duport şöyle diyor: (kendisi ileri buhar reforming prosesleri ile hidrojen üretimini araştırmaktadır) “Araştırmacılar zor bir şey başarmışlar, ancak metanolün ilk adımda üretilmesinin maliyetini ciddi olarak azalttıktan sonra bu uygulama güzelleşebilir”.

 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/02/pincer-ruthenium-catalyst-methanol-hydrogen-fuel-cells

M Nielsen et alNature, 2013, DOI: 10.1038/nature11891

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap