Almanya’daki Ulm ve Jena üniversitelerindeki araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir kopolimer bazlı pil, güneş ışığından elde edilen enerjiyi günlerce depolayabiliyor ve gerektiğinde yeşil hidrojen olarak serbest bırakabiliyor. Pil şarj edilebilir ve şarj ve deşarj işlemi bir pH anahtarının çevrilmesiyle etkinleştirilebiliyor, diye belirtildi.
Deşarj sırasında hidrojen açığa çıkıyor
Fosil yakıtlardan uzaklaşmaya odaklanan ülkeler, büyük ölçekli güneş ve rüzgar enerjisi santrallerini benimsiyor. Bununla birlikte, daha yüksek enerji yoğunluğu gerektiren uygulamalar için hidrojen daha uygun bir alternatiftir. Fosil yakıtlar gibi yakılabilir, ancak yan ürün olarak sadece su üretir ve enerji yoğun uygulamalar için karbon içermeyen bir çözüm sunar.
Ancak, hidrojen üretiminin kendisi de karbon salınımı yapan bir süreç olabilir. Büyük ölçekli hidrojen tesisleri, maliyet etkinliği nedeniyle hidrojen üretmek için metan reformasyonunu kullanır. Hidrojenin fosil yakıtların ideal bir alternatifi olması için, güneş veya rüzgar enerjisi kullanılarak, yani yeşil hidrojen olarak da bilinen şekilde üretilmesi gerekir.
Yeşil hidrojen, fotokatalitik bir işlem yoluyla güneş ışığı kullanılarak üretilebilir. Gaz üretildikten sonra, ayrı tanklarda depolanmalı ve gerektiğinde işlenmelidir. Ancak, Jena Üniversitesi’nden Ulrich Schubert ve Ulm Üniversitesi’nden Sven Rau liderliğindeki bir araştırma ekibi, bunun yerine kopolimer molekülleri kullanmaya karar verdi.
Kopolimerler, farklı organik yapı taşlarından oluşan makromoleküllerdir. Kararlı bir iskelete sahiptirler ve belirli fonksiyonel birimlerle donatılabilirler. Bu güneş pili için araştırmacılar, ana fonksiyonel birim olarak güçlendirilmiş redoks aktivitesine sahip suda çözünebilen bir kopolimer kullandılar.
Güneş ışığına maruz kaldığında, sistem %80 şarj verimliliğine ulaşır. Şarj edildikten sonra, sistem şarjlı durumunu birkaç gün boyunca koruyabilir. Enerjiyi geri kazanmak için araştırmacılar, sistemde depolanan elektronların protonlarla birleşmesine ve böylece hidrojen açığa çıkmasına neden olmak için bir asit ve bir hidrojen evrimi katalizörü eklediler. Burada, sistemin verimliliği tekrar yükselerek %72’ye ulaşır.