Bir araştırmaya göre, yaygın olarak bulunan oksit ve karbon bazlı malzemelerden yapılan cihazlar haftalarca sudan saf hidrojen üretebilir. Keşif, güneş yakıtı üretimindeki en büyük zorluklardan birinin üstesinden gelinmesine yardımcı olabilir: mevcut dünyada bol miktarda ışık soğuran malzemeler, performans veya kararlılık açısından sınırlıdır. Tam karbonsuzlaştırmaya geçiş ve İngiltere’nin 2050 yılına kadar net sıfır emisyon hedefi, büyük ölçüde hidrojen yakıtına bağlı olacak. Hidrojenin çoğunluğu şu anda fosil yakıtlar kullanılarak üretildiğinden, bilim adamları şimdi daha çevre dostu hidrojen üretme yöntemleri geliştirmeye çalışıyorlar.
Yeşil hidrojen üretmek için güneş ışığını yakalayan ve suyu bölen cihazlar yapmak, bunu başarmak için bir yaklaşımdır. Yeşil hidrojen üretimi için çok sayıda ışık emici malzeme araştırılmış olmasına rağmen, bunların çoğu suya daldırıldığında hızla parçalanır.
Örneğin, en verimli hafif hasat malzemeleri, suda kararsız olan ve kurşun içeren perovskitlerdir. Sızıntı riski nedeniyle bilim adamları kurşunsuz alternatifler geliştirmek için çalışıyorlar.
Bizmut oksiiyodür (BiOI) böyle bir alternatiftir. Şimdiye kadar, düşük su stabilitesi nedeniyle güneş enerjisi uygulamaları için toksik olmayan bir yarı iletken seçeneği olarak göz ardı edildi. Ancak, malzemenin potansiyeline ilişkin önceki çalışmalara dayanarak, araştırmacılar yeşil hidrojen oluşturmak için BiOI’yi seçtiler.
Çalışmanın bulguları şöyleydi: yayınlanan Doğa Malzemeleri’nde.
Araştırmacılar, bitki yapraklarındaki doğal fotosentez sürecini taklit eden cihazlar yarattılar. BiOI ve diğer çevre dostu malzemelerden yapılan bu yapay yaprak cihazları güneş ışığını emer ve O2, H2 ve CO üretir.
Araştırmacılar, BiOI’yi iki oksit tabakası arasına sıkıştırarak bu yapay yaprak cihazlarının stabilitesini iyileştirebildiler. Nem sızmasını önlemek için güçlü oksit bazlı cihaz yapısına su itici grafit macun uygulandı. Sonuç olarak, BiOI’nin ışık emici piksellerinin kararlılığı dakikalardan birkaç aya çıkarıldı.
Bu, BiOI’yi kararlı yeşil hidrojen üretebilen uygulanabilir bir hafif hasat makinesi statüsüne yükselten önemli bir keşiftir.
Cambridge Üniversitesi, St John’s College’da Araştırma Görevlisi olan Dr Virgil Andrei ve araştırmayı birlikte yürüten Imperial College London’dan bilim adamları, söz konusu bazı pikseller yanlış olsa bile, kalanları etkilememek için onları ayırabildiler. Bu, araştırmacıların küçük pikselin performansını daha büyük bir alanda koruyabileceği anlamına geliyordu.
Bu bulgular, bu yeni cihazların geleneksel ışık emicilerden daha iyi performans gösterme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. BiOI yapay yaprak cihazlarının stabilitesini geliştirmeye yönelik yeni yöntemler, artık ticarileştirilmelerine yardımcı olarak diğer benzersiz sistemlere uygulanabilir.
