Hindistan'daki bilim insanları güneş ışığını yakıta dönüştürüyor - Yeşil hidrojen teknolojisi evlere ve arabalara güç sağlayabilir
Dr. Ashutosh K. Singh ve CeNS'deki ekibinin liderliğinde yürütülen araştırma, yeşil hidrojen üretimi için sürdürülebilir, ölçeklenebilir ve fosil yakıt içermeyen bir süreç oluşturmaya odaklanıyor.
Yeni Delhi: Hindistan'ın yeşil hidrojen hedeflerini önemli ölçüde ilerletebilecek bir gelişmede, Bengaluru'daki Nano ve Yumuşak Madde Bilimleri Merkezi'ndeki (CeNS) bilim insanları, güneş ışığı ve dünyada bol miktarda bulunan malzemeler kullanarak su moleküllerini doğrudan parçalayarak yeşil hidrojen üreten yeni nesil bir cihaz tasarladılar ve test ettiler. Güneş panellerinin suyu parçalamak için bir elektrolizörü çalıştıran elektrik ürettiği geleneksel yoldan farklı olarak, bu yeni sistem doğrudan fotoelektrokimyasal (PEC) bir işlem kullanıyor. Burada, güneş ışığının kendisi su parçalama reaksiyonunu tetikleyerek harici bir güç kaynağına veya fosil yakıt bazlı bir desteğe olan ihtiyacı ortadan kaldırıyor. Bu, süreci daha basit, daha verimli ve potansiyel olarak daha ucuz hale getiriyor. Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'na (DST) bağlı özerk bir enstitü olan CeNS'deki Dr. Ashutosh K. Singh ve ekibi tarafından yürütülen araştırma, yeşil hidrojen üretimi için sürdürülebilir ve ölçeklenebilir bir sistem oluşturmaya odaklanıyor. Çalışma Royal Society of Chemistry tarafından Journal of Materials Chemistry A'da yayınlandı. Yeniliğin özünde, nip heterojunction mimarisine sahip yeni bir silikon bazlı fotoanot yer alıyor. Bu, n tipi titanyum dioksit (TiO₂), içsel silikon (Si) ve p tipi nikel oksit (NiO) katmanlarını içeriyor. Yapı, ışık emilimini artırıyor, yük ayrımını iyileştiriyor ve doğrudan güneşten hidrojene dönüşüm için kritik olan verimli yük taşınmasını sağlıyor. Malzemeler, hassas katmanlama ve yapısal kararlılık ile bilinen ticari ölçekli bir ince film tekniği olan magnetron püskürtme kullanılarak biriktirildi. Cihaz alkali elektrolit koşullarında çalıştı ve uzun kullanım saatleri boyunca yapısal bütünlüğünü korudu. Prototip, geri dönüşümlü hidrojen elektroduna (VRHE) kıyasla 600 milivoltluk bir yüzey fotovoltaja ve 0,11 voltluk düşük bir başlangıç potansiyeline ulaştı; bu da yüksek fotoelektrokimyasal verimlilik ve düşük bir enerji eşiği olduğunu gösteriyor. Simüle edilmiş güneş ışınımı altında 10 saatten fazla sürekli çalıştı ve performansında yalnızca %4'lük bir düşüş oldu. Dr. Singh, "Hetero yapı, uzun vadeli kararlılığı korurken PEC verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için özel olarak tasarlandı" dedi. "Bu bizi pratik, fosil yakıtsız hidrojen sistemleri inşa etmeye yaklaştırıyor." Ölçeklenebilirliği göstermek için ekip, güneş enerjisiyle su ayırma koşulları altında etkili bir şekilde performans gösteren 25 cm²'lik bir fotoanot test etti. Bu ölçeklendirme, laboratuvardan pilot uygulamalara ve potansiyel olarak ticari hidrojen üretimine geçmek için umut vadediyor. Cihazın tasarımı nadir toprak veya yüksek maliyetli katalizörlerden kaçınıyor, yüksek basınç veya sıcaklık gerektirmiyor ve yenilenebilir depolama entegrasyonu için farklı lityum iyon pil kimyalarıyla uyumlu - bu da onu esnek ve ekonomik olarak uygulanabilir kılıyor. Bu yenilik, Hindistan'ın Ulusal Yeşil Hidrojen Misyonu ve Aatmanirbhar Bharat kapsamındaki temiz enerji hedeflerini destekliyor. Cihaz, elektrik veya ithal malzemelere güvenmeden doğrudan güneş ışığından yeşil hidrojen üreterek, mobilite, güç üretimi ve endüstri için enerji öz yeterliliğine ve karbon nötr yakıt alternatiflerine katkıda bulunuyor. DST'ye göre, bu tür atılımlar Hindistan'ın güneş hidrojen teknolojisindeki liderliğini hızlandırabilir ve yerel enerji ekosistemlerine sahip merkezi olmayan hidrojen merkezlerinin kurulmasına yardımcı olabilir. CeNS ekibi daha fazla ölçeklendirme yolu, endüstri ortaklıkları ve mevcut hidrojen altyapısına entegrasyonu araştırıyor. Ayrıca, Hindistan genelinde uzun vadeli saha performansını değerlendirmek için cihazı çeşitli iklim koşullarında test etmeyi planlıyorlar. Başarılı olursa, teknoloji, özellikle doğrudan elektrifikasyonun zor olduğu sektörlerde, günün her saati yenilenebilir enerji sistemleri kurulmasına yardımcı olabilir ve uygun fiyatlı ve yerli yeşil hidrojene büyük ölçekte yeni bir yol sunabilir.
