Temiz enerji kaynakları arasında öne çıkan yeşil hidrojen, çevre dostu ve yüksek enerji yoğunluğuyla dikkat çekiyor. Ancak elektrokimyasal su ayrıştırmasıyla hidrojen üretmek hâlâ pahalı katalizörlere bağımlı. Hanyang Üniversitesi’nden Prof. Seunghyun Lee liderliğinde geliştirilen bor katkılı kobalt fosfit nanosheet katalizör bu sorunu çözmeye aday.
MOF Tabanlı Yeni Nesil Elektrokatalizörler
Araştırma ekibi, geçiş metallerinden biri olan kobaltı kullanarak, metal-organik çerçeveler (MOF) yardımıyla bor katkılı nanosheet’ler üretti. Bu yöntemle hem hidrojen evrim reaksiyonu (HER) hem de oksijen evrim reaksiyonu (OER) için yüksek performanslı, ayarlanabilir ve düşük maliyetli bir katalizör elde edildi.
Sentez süreci şu şekilde ilerledi:
- Co-MOF yapısı önce nikel köpük (NF) üzerine büyütüldü.
- Sodyum borohidrit (NaBH₄) ile bor katkılandı.
- Ardından farklı oranlarda sodyum hipofosfit (NaH₂PO₂) kullanılarak fosforlama gerçekleştirildi.
Sonuçta, B-CoP@NC/NF adı verilen üç farklı örnek oluşturuldu ve bunların elektrokimyasal performansları test edildi.
Sonuçlar Ümit Verici
En iyi performansı gösteren B-CoP 0.5@NC/NF numunesi, HER için yalnızca 95 mV, OER içinse 248 mV’luk aşırı potansiyel sergiledi. Bu değerler, birçok ileri seviye katalizörden bile düşük. Ayrıca 10 mA cm⁻²’de yalnızca 1.59 V hücre potansiyeli ile çalışabildi.
Yüksek akım yoğunluklarında bile RuO₂ ve %20 Pt-C gibi ticari elektrotlara üstün geldi. Üstelik 100 saatten fazla kararlılıkla çalışmasını sürdürebildi.
Bu sonuçlar, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamalarıyla da desteklendi. Hesaplamalar, B katkısının ve fosfor oranının doğru ayarlanmasının reaksiyon ara maddeleriyle daha etkili etkileşim kurmasını sağladığını ortaya koydu.
Yeşil Geleceğe Doğru Somut Adım
Prof. Lee, çalışmanın sonuçlarını şöyle özetliyor:
“Bu bulgular, büyük ölçekli yeşil hidrojen üretimini daha uygun maliyetli hale getirerek iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir adımı temsil ediyor.”
Daha fazla çevre dostu teknoloji için Çevreci Teknolojiler kategorimizi ziyaret edin.
