Fosil yakıtlara en güçlü alternatif olarak öne çıkan hidrojen yakıtı, sadece su buharı salımı yapmasıyla çevre dostu bir profil çizse de, üretim aşamasındaki yüksek maliyetler ve karbon ayak izi ticari yaygınlaşmanın önündeki en büyük engel olmaya devam ediyordu. Mevcut hidrojen üretiminin büyük kısmının hala fosil yakıt yakılarak gerçekleştirilmesi, bu enerjinin çevresel avantajlarını kısıtlıyordu. Enerji mühendisleri, bu sorunu aşmak için ‘fotokatalitik su ayrıştırma’ yöntemine odaklandı.
KUANTUM SÜPER KAFESLERLE VERİMLİLİK ARTIŞI
Michigan Üniversitesi'nden Yuyang Pan, Bingxing Zhang ve ekibi tarafından geliştirilen yeni teknoloji, güneş ışığına tepki vererek su moleküllerini hidrojen ve oksijene ayıran fotokatalizör malzemeler üzerinde devrim niteliğinde bir iyileştirme sağlıyor. Nature Energy dergisinde yayınlanan çalışmada, nanometre ölçekli galyum nitrür ve indiyum galyum nitrürden oluşan ‘eksitonik kuantum süper kafes’ yapılarının kullanımıyla üretim verimliliğinde rekor seviyelere ulaşıldığı açıklandı.
UZUN ÖMÜRLÜ ENERJİ
Yarı iletkenlerin nanometre ölçeğinde üst üste periyodik olarak yığılmasıyla oluşturulan bu süper kafesler, ‘Kuantum Sınırlı Stark Etkisi’ adı verilen bir olgudan yararlanıyor. Bu yapı sayesinde, hidrojen üretimi için gerekli olan elektron ve delik çiftlerinin (eksitonlar) ömrü önemli ölçüde uzatılarak, güneş enerjisinin su ayrıştırma reaksiyonunda çok daha etkin kullanılması sağlanıyor.
LABORATUVAR VE SAHA TESTLERİNDEN BAŞARILI SONUÇLAR
Yapılan deneyler, yeni nesil kuantum malzemelerinin hem kontrollü laboratuvar ortamında hem de gerçek dış mekan koşullarında umut vadeden performans sergilediğini kanıtladı:
SANAYİ VE AĞIR TAŞIMACILIK İÇİN YENİ VİZYON
Bu verimlilik oranları henüz kitlesel pazarın yaygın olarak benimsemesi gereken seviyelerin altında olsa da, kuantum süper kafeslerin temiz hidrojen üretimindeki potansiyeli tescillenmiş oldu. Hidrojenin kamyon, tren ve gemi gibi ağır yük taşıma araçlarının yanı sıra endüstriyel ısıtma ve merkezi olmayan enerji şebekelerinde kullanımı, bu tür teknolojik sıçramalarla ekonomik olarak uygulanabilir hale gelecek.
Uzmanlar, Michigan Üniversitesi'nin bu öncü çalışmasının, gelecekteki süper kafes tasarımlarına ilham vereceğini ve yeşil hidrojen ekonomisinin küresel ölçekte ticarileşmesini hızlandıracağını vurguluyor.
