Japonya’daki araştırmacılar, güneş ışığının çok daha geniş bir aralığını kullanarak hidrojen üretebilen yeni bir fotokatalizör geliştirdiler ve bu da temiz yakıt teknolojilerine potansiyel bir ivme kazandırıyor. Bu atılım, bilim insanlarının geleneksel fotokatalizörlerin genellikle kaçırdığı uzun dalga boylu görünür ışığı yakalayan boya duyarlı bir sistem tasarladığı Tokyo Bilim Enstitüsü’nden geliyor.
Güneş enerjisi ile hidrojen için yeni yöntem
Ekip, ışığı emen boyanın kalbindeki metali yeniden düşünerek, genel sistemin karmaşıklığını artırmadan güneş enerjisinden hidrojene dönüşümü iyileştirmenin bir yolunu gösterdi. Bu çalışma, gerçek dünya koşullarında güneş ışığından hidrojen üretimini daha verimli hale getirmek için pratik bir yol gösteriyor.
Güneş enerjisiyle hidrojen üretimi, güneş ışığını emen ve bu enerjiyi suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için kullanan fotokatalizörlere dayanır. Bu yaklaşım, karbon emisyonu olmadan yakıt üretebildiği için caziptir. Bununla birlikte, mevcut birçok fotokatalizör temel bir sınırlamayla karşı karşıyadır. Sadece görünür ışığın dar bir bölümünü emerler.
[bkz url= https://www.techinside.com/lg-ces-2026-etkinligine-insansi-robotu-ile-damga-vuracak/]
Çoğu geleneksel sistem esas olarak daha kısa görünür dalga boylarına tepki verir. Sonuç olarak, gelen güneş enerjisinin büyük bir kısmı kullanılmadan geçip gidiyor. Bu verimsizlik, her fotonun önemli olduğu düşük ışık koşullarında veya bulutlu havalarda daha belirgin hale geliyor. Bu sorunun bir kısmını çözmek için boya duyarlı fotokatalizörler geliştirildi. Bu sistemlerde, bir boya molekülü ışığı emer ve enerjiyi bir katalizör yüzeyine aktarır. Boya, ışık toplayan bir anten gibi davranarak, çıplak katalizörlere kıyasla performansı artırır. Yine de, bu sistemler bile genellikle sınırlı emilim aralığına sahip boyalara dayanmaktadır.
Profesör Kazuhiko Maeda ve yüksek lisans öğrencisi Haruka Yamamoto liderliğindeki Science Tokyo ekibi, boyanın kendisine odaklandı. Çoğu boya duyarlı fotokatalizör, yalnızca yaklaşık 600 nanometreye kadar görünür ışığı emen rutenyum bazlı kompleksler kullanır.
Maeda: “Boya ile duyarlılaştırılmış fotokatalizörler tipik olarak fotosensitize edici boyalar olarak rutenyum kompleksleri kullanır. Ancak rutenyum bazlı kompleksler tipik olarak yalnızca 600 nm’ye kadar olan daha kısa görünür dalga boylarını emer,” diye açıkladı.
Bu sınırlamayı aşmak için araştırmacılar, boya kompleksinin merkezindeki rutenyumu osmiyum ile değiştirdiler. Bu tek değişiklik, ışık emilim davranışını önemli ölçüde değiştirdi. Yeni osmiyum bazlı boya, 600 ila 800 nanometre arasındaki görünür ışığı emebiliyor ve güneş spektrumunun çok daha büyük bir bölümünü kapsıyor. Bu daha geniş emilim, sistemin güneş ışığına maruz kaldığında daha fazla uyarılmış elektron üretebileceği ve böylece hidrojen üretimini doğrudan iyileştirebileceği anlamına gelir.