Hidrojen enerjisi ne kadar yeşil?

Hidrojen, üretim süreçleri sürdürülebilir ve çevreci olduğu takdirde güçlü ve temiz bir enerji kaynağı olarak büyük umut vaat ediyor.

Ancak yeni bir rapor, gerçek anlamda ‘yeşil’ hidrojene ulaşmanın çok zor olabileceğini gösterirken, yine çok taze bir çalışma hidrojen elde etmenin önündeki engellerin kalkacağına dair umut aşılıyor. 

Hollanda Radboud Üniversitesi ve Eindhoven Teknoloji Üniversitesi araştırmacısı Kiane de Kleijne, Nature Energy dergisinde henüz yayınlanan makalesinde, hidrojen üretiminin çoğunlukla atmosferik karbondioksitte (CO2) artışa yol açtığını ortaya koyuyor ve buna neden olarak hidrojen üretiminde doğalgaz kullanılmasını gösteriyor. Hidrojeni, su moleküllerinden ayırma sürecinde güneş veya rüzgar enerjisi kullanmak gibi daha çevreci metotlar olsa da De Kleijne, bu tesislerin kuruluşunun da karbon ayak izinden azade olmadığına dikkat çekiyor. Yeşil enerjiler, en çok Afrika ve Brezilya gibi çok fazla güneş ve rüzgar kaynağı bulunan yerlerde etkili sonuç veriyor fakat buralarda temiz süreçlerle üretilen hidrojenin kullanılmak üzere dünyanın geri kalanına taşınması gerektiğinde ortaya yine karbon ayak izi çıkıyor. 

PEM TEKNOLOJİSİ

De Kliejne’e göre hali hazırdaki koşullarda yeşil hidrojen üretmek pek mümkün görünmüyor. Bu araştırma, moral bozucu görünse de İspanya’daki Fotonik Bilimler Enstitüsü’nün (ICFO) yeni çalışması, aynı alanda umutları tazeliyor; çünkü proton değişim zarı (PEM) adı verilen popüler bir hidrojen üretim sürecinde yeni bir atılım söz konusu. PEM, hidrojeni su moleküllerinden ayıran bir su elektroliz işlemi. PEM’in tek çıktısı karbondioksit yerine oksijen olduğu için PEM yeşil bir teknoloji olarak kabul görüyor. Buradaki sorun, süreçte kullanılan ve su moleküllerinin parçalandığı sert asidik ortama dayanabilen az sayıda elementten biri olan iridyumun nadir bulunması. Dolayısıyla PEM’in büyük ölçekli bir hidrojen üretim tesisine dönüşmesi kolay değil. 

SUYUN POTANSİYELİ

İşte bu duruma çözüm arayan ICFO araştırmacıları, iridyum yerine daha yaygın elementlerden yapılmış bir anot katalizörü geliştirdiklerini duyurdular: Kobalt ve tungsten. Ve daha önemlisi anotu, elektroliz sürecinden beklenen bozulmaya karşı korumak için kobalt-tungsten oksiti, içinde çalıştırıldığı madde olan suyla emprenye ederek benzersiz bir çözüm geliştirdiler. Araştırmacı Ranit Ram, projenin başlangıcında, suyun elektrolizinde bizzat suyun kendisinin potansiyel rolünün ilgilerini çektiğini söylüyor ve ekliyor: “Daha önce hiç kimse suyu ve ara yüzey suyunu aktif olarak bu şekilde uyarlamamıştı”PEM reaktörünün denendiği testlerde yeni malzeme takdire şayan bir performans sergiledi. Akım yoğunluğunu beş kat artırarak 1 A/cm2’ye ulaşan araştırma ekibi, alanda çok zorlu bir dönüm noktasına ulaştı. Böylece iridyum kullanılmayan katalizörler için en yüksek akım yoğunluğuna ve aynı zamanda en yüksek stabiliteye ulaştılar. Fakat bu stabilize yine de istenen düzeyde değil. 

KOBALT YERİNE ALTERNATİF MADENLER

Kobaltın sıklıkla çocuk işçilerin çalıştırıldığı madenlerden çıkarılıyor olması, ICFO araştırma ekibini kaygılandırıyor. Araştırmacılara göre, iridyumdan daha bol bulunan kobalt, nereden elde edildiği dikkate alındığında rahatsız edici bir malzeme olabilir ve bu durum hedefledikleri ‘temiz’ enerji için uygun değil. Bu nedenle manganez, nikel gibi maddelere dayalı alternatifler üzerinde çalışmayı sürdürüyorlar ve gerekirse tüm periyodik tabloyu inceleyeceklerini söylüyorlar. 

02 Temmuz 2024 Salı