Güney Kore'deki Hanyang Üniversitesi ERICA kampüsünden araştırmacılar, yeşil hidrojen üretiminde maliyetleri azaltacak ve performansı artıracak yeni nesil bir elektrokatalizör geliştirdi. Bor katkılı ve fosfor içeriği optimize edilmiş kobalt fosfit bazlı bu nanomalzemeler, geleneksel katalizörlere göre daha düşük maliyetli ve daha verimli.
Çalışma, üniversitenin Kimya Mühendisliği bölümünden Profesör Seunghyun Lee’nin liderliğinde yürütüldü. Araştırmacılar, geliştirilen bu malzemenin büyük ölçekli hidrojen üretimi için pratik bir çözüm sunduğunu ve iklim değişikliğiyle mücadelede önemli rol oynayabileceğini vurguladı.
MOF TEMELLİ YAKLAŞIM
Çalışmada metal-organik çerçeveler (MOF) temel alınarak, kobalt bazlı malzemeler nikel köpüğü (NF) yüzeyinde yetiştirildi. Bu yapı, daha sonra sodyum borohidrit (NaBH4) ile sentez sonrası modifikasyona (PSM) tabi tutuldu ve böylece bor katkısı sağlandı.
İkinci aşamada sodyum hipofosfit (NaH2PO2) ile fosforizasyon işlemi gerçekleştirilerek, üç farklı örnek oluşturuldu. Bu örnekler, büyük yüzey alanı ve mezogözenekli yapıları sayesinde yüksek elektrokimyasal aktivite sergiledi.
EN YÜKSEK PERFORMANS
Araştırmanın öne çıkan sonucu, 0,5 gram NaH2PO2 ile elde edilen B-CoP0.5@NC/NF örneğinin performansı oldu. Bu örnek, oksijen ve hidrojen gelişim reaksiyonlarında (OER ve HER) sırasıyla sadece 248 mV ve 95 mV aşırı potansiyele ihtiyaç duydu. Bu değerler, mevcut literatürde yer alan birçok katalizörden çok daha düşük seviyede.
HESAPLAMALARLA DESTEKLENDİ
Çalışmada elde edilen sonuçlar, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları ile de doğrulandı. Hesaplamalar, bor katkısının ve fosfor oranının doğru ayarlanmasının, reaksiyon ara maddeleriyle etkili etkileşim sağladığını ve bu sayede yüksek katalitik performans elde edildiğini ortaya koydu.
YENİLENEBİLİR GELECEĞE KATKI
Geleneksel elektrokimyasal su ayrıştırma yöntemleri, genellikle pahalı nadir toprak metallerine dayanıyor ve bu da hidrojenin yaygın üretimini engelliyor. Geliştirilen yeni malzeme ise daha ulaşılabilir maliyetle çalıştığı için bu alanda çığır açabilir.
Araştırmacılar, yeşil hidrojen üretimini daha ekonomik hale getiren bu gelişmenin, karbon emisyonlarının azaltılması ve küresel iklim hedeflerine ulaşılması açısından stratejik bir katkı sunduğunu belirtiyor.
