Güney Kore’de yürütülen yeni bir araştırma, yeşil hidrojen üretiminde maliyet ve verimlilik dengesini kökten değiştirebilecek bir gelişmeye işaret ediyor. Proton değiştirme membranlı su elektrolizi (PEMWE) için geliştirilen yeni katalizör üretim yöntemi, daha düşük maliyetle çok daha yüksek performans sunuyor.
YEŞİL HİDROJEN ÜRETİMİNDE YENİ DÖNEM
Dongguk Üniversitesi’nden bilim insanları, PEMWE sistemlerinde kullanılan katalizörlere yönelik daha ucuz ve daha verimli bir üretim yöntemi geliştirdi. Çalışma, metal tek atom katalizörleri (M-SAC’ler) alanında yeni bir sentez yaklaşımı sunarak hidrojen üretim performansında çarpıcı bir artış sağladı.
Hidrojen, yüksek enerji yoğunluğu ve kullanım sırasında karbondioksit salımı oluşturmaması nedeniyle temiz enerji dönüşümünde kritik bir rol oynuyor. PEMWE yöntemi ise yalnızca oksijen yan ürünü üretmesiyle ön plana çıkarken, bu teknolojinin yaygınlaşmasının önündeki en büyük engel yüksek katalizör maliyetleri olarak görülüyor.
METAL TEK ATOM KATALİZÖRLERDE YENİ SENTEZ YAKLAŞIMI
Araştırma, Dongguk Üniversitesi Enerji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nden Jitendra N. Tiwari ve Young-Kyu Han liderliğinde yürütüldü. Ekip, metal atomlarının kümelenmesini önleyen ve atomik ölçekte dağılmış katalizörler üreten iki aşamalı yüksek sıcaklık sentez yöntemi geliştirdi.
Bu yöntem, metal tek atom katalizörlerinin kararlılığını ve etkinliğini önemli ölçüde artırmayı amaçlıyor.
PLATİN TABANLI KATALİZÖRLERLE YÜKSEK PERFORMANS
Araştırmacılar, β-nikel hidroksit (β-Ni(OH)₂) şablon malzemesi kullanarak platin bazlı tek atom katalizörler geliştirdi. β-PtSAsS800 ve β-PtSAsS850 olarak adlandırılan bu katalizörler, 800–850°C sıcaklıkta, azot atmosferi altında piroliz edilerek üretildi.
Bu süreçte karbon ve azot kaynakları eklenerek, atomik düzeyde dağılmış platin atomları içeren grafitik nanosheet yapılar elde edildi.
TİCARİ KATALİZÖRLERE GÖRE 78 KAT DAHA ETKİLİ
Yeni geliştirilen katalizörler, ticari Pt/C katalizörlere kıyasla 72–78 kat daha yüksek dönüşüm frekansı sağladı. Ayrıca yalnızca 15 milivoltluk son derece düşük bir aşırı potansiyel değerine ulaşıldı.
β-PtSAsS850 tabanlı PEMWE sistemi, ABD Enerji Bakanlığı’nın 2026 hedeflerini aşarak 200 saatin üzerinde kesintisiz çalışma performansı sergiledi ve endüstriyel uygulamalar için güçlü potansiyel ortaya koydu.
PERFORMANSIN ARKASINDAKİ BİLİMSEL SEBEP
Deneysel veriler ve teorik hesaplamalar, yüksek performansın temel nedeninin Pt–N₂ katalitik bölgelerinin hidrojen üretiminde enerji bariyerini ciddi şekilde düşürmesi olduğunu gösterdi. Ayrıca araştırmacılar, iridyum, paladyum ve rutenyum gibi farklı metallerle de M-SAC sentezleyerek yöntemin genelleştirilebilir olduğunu gözler önüne serdi.
“HİDROJENİ FOSİL YAKITLARLA REKABETÇİ HALE GETİREBİLİR”
Prof. Young-Kyu Han, çalışmaya ilişkin değerlendirmesinde, geliştirilen stratejinin enerji dönüşüm ve depolama teknolojileri için yeni bir kapı araladığını belirtti. Han, bu katalizörlerin hidrojen üretimini ekonomik açıdan fosil yakıtlarla rekabet edebilir hale getirme potansiyeline sahip olduğunu vurguladı.
Araştırmanın sonuçları, Materials Science & Engineering R dergisinin Ocak 2026 sayısında yayımlandı.
Haber Merkezi
