Japonya’daki RIKEN Sürdürülebilir Kaynak Bilimi Merkezi’nden (CSRS) araştırmacılar, elektrolizörlerde kullanılan iridyum miktarını %95 oranında azaltmayı başararak ucuz hidrojen üretimi yolunda önemli bir adım attı. İridyum doğada çok nadir bulunuyor
Hidrojen üretimi için kullanılan elektrolizörlerde, su bağlarını kırarak hidrojeni serbest bırakacak bir katalizöre ihtiyaç duyuyor. Şu ana kadar keşfedilen katalizörlerin en iyisi iridyum elementi. Ancak iridyum doğada çok nadir bulunduğu için elde edilmesi zor bir element. Terawatt ölçeğinde hidrojen üretimi için kullanılacak iridyumun sadece 40 yıl yeteceği belirtiliyor.
Ancak RIKEN araştırmacıları, manganezin kullanılmasıyla ihtiyaç duyulan iridyum miktarının %95’e kadar azaltılabileceğini ortaya koydu. Üstelik araştırmacılar, iridyum miktarındaki azalmanın hidrojen üretim miktarını çok fazla etkilemediğini belirtti. Eğer bu keşif hayata geçirilebilirse, hidrojen yakıt olarak karbon bazlı yakıtlara gerçekçi bir alternatif olabilir.
Ekip, yaygın toprak metallerini kullanarak sürdürülebilir katalizörler geliştirmeye çalışıyor. Araştımaları sonucu, manganez oksidi katalizör olarak kullanarak yeşil hidrojen üretimini yüksek seviyede dengelemeyi başardılar. Ancak bu yöntemin endüstriyel düzeyde üretime geçmesi birkaç yıl alabilir.
3000 saat bozulmadan çalışabildi
Araştırmacılar, daha az iridyum kullanarak proton değişim membranlı (PEM) elektrolizörde hidrojen üretimini sürdürmenin bir yolunu keşfettiler. Bunu, tek tek iridyum atomlarını bir manganez oksit parçası üzerine yayarak ve bir araya toplanmasını önleyerek başardılar. Yeni katalizörle, 3000 saatin üzerinde (yaklaşık dört ay) %82 verimle, herhangi bir bozulma olmaksızın sürekli olarak hidrojen üretimi yapılabildi.
Çalışmanın yazarlarından Ailong Li başarılarını şöyle açıklıyor:, “Manganez oksit ve iridyum arasındaki beklenmedik etkileşim başarımızın anahtarıydı. Bunun nedeni, bu etkileşimden kaynaklanan iridyumun nadir ve oldukça aktif +6 oksidasyon durumunda olmasıdır”
Nakamura, geliştirdikleri katalizörün gerçek dünya uygulamalarına kolaylıkla uygulanabileceğini ve mevcut PEM elektrolizörlerinin kapasitesini hızla arttırabileceğini belirtiyor.
Ekip, ileriye dönük olarak orijinal iridyum-manganez katalizörünü geliştiren endüstri ortaklarıyla çalışmaya başladı. Ayrıca gerekli iridyum miktarını daha da azaltmak için iridyum ve manganez oksit arasındaki kimyasal etkileşimi incelemeye devam etmeyi planlıyorlar.
