Yakıt olarak su kullanın! Bilim adamları imkansızı gerçeğe dönüştürüyor
Öğrendiklerimizden suyun moleküler formülünün H2O olduğunu biliyoruz, yani bir su molekülü iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Su moleküllerini oluşturan hidrojen ve oksijen atomlarını ayırmanın bir yolunu bulursak, hidrojen ve oksijen elde edilebilir, bu nedenle su bir dizi reaksiyondan sonra yanabilir. O zaman soru şu ki, su yakılabildiğine göre, gelecekte suyu yakıt olarak kullanabilir miyiz?
Suyu hidrojen ve oksijene ayrıştırmak, suyun doğru akımla elektroliz edilmesiyle elde edilebilen iyi bilinen bir teknolojidir. 1800'lerin başlarında bilim adamları Niortsen ve Carlisle, deneyler yoluyla suyun elektrolize edilmesi sürecini fark ettiler.1902'de, ünlü Oerlikon ticari amaçlarla sudan hidrojen çıkarmaya başladı. 1934'te bilim adamı Faraday, su elektrolizi fenomeni için eksiksiz bir teori sağladı.
Ancak yakıt olarak su kullanılacaksa bu ayrı bir konudur. Öncelikle suyun elektrolize edilmesi sürecinde enerjinin nasıl dönüştürüldüğüne ve ardından ürünü yakıt olarak kullanmaya bakalım. Önce suyu elektrolize edin, sonra elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür, sonra hidrojen yakılır, sonra kimyasal enerji ısı enerjisine dönüştürülür ve daha sonra hidrojen yanmasıyla üretilen ısı enerjisi elektrik üretim makinelerini çalıştırmak için kullanılır, daha sonra ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür ve son olarak da jeneratör üretir. Elektrik akımı, mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştüğünde kullanabiliriz. Mevcut teknolojimizle, bu enerji dönüşüm süreçlerinde kaçınılmaz olarak çok fazla enerji kaybedilecektir.Örneğin, başlangıçta 10 jul elektrik enerjisi girersek, sonunda sadece 1 jul elektrik enerjisi elde edebiliriz, tabii ki bu mümkün değil. TAMAM.
% 100 enerji dönüşümü sağlayabilsek bile, su elektrolize edilerek yakıt olarak kullanılamaz. Enerjinin korunumu yasasına göre, enerji kaybına bakılmaksızın, başlangıçta ne kadar elektrik enerjisi girersek, sonuçta sadece Orijinal ile aynı enerjiyi alabilir. Öyleyse suyu yakıt olarak kullanmak gerçekten mümkün değil mi? Aslında, akıllı bilim adamları uzun zamandır bir yol düşündüler. 1972'de Tokyo Üniversitesi'nden Fujishima A ve Honda K adlı iki profesör, suyu güneş enerjisini kullanarak ayırmak için bir yöntem keşfettiler.Suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için yarı iletkenlerin fotokatalizini kullandılar. Bu işleme "suyun fotolizi" deniyor. ".
Suyun fotoliz prensibi daha karmaşıktır, kısaca anlayabiliriz. Bir yarı iletkenin sıcaklığı yükseldiğinde veya enerji tarafından uyarıldığında, elektronlarından bazıları serbest elektron haline gelirken, bu elektronların orijinal konumlarında "delikler" adı verilen aynı sayıda parçacığı bırakır.Delikler yarı iletkenlerdir. Benzersiz bir şekilde, elektron yüküyle aynı pozitif yüke sahiptir. Güneş ışığı yarı iletkene yayılır.Radyasyon belirli bir seviyeye ulaştığında yarı iletkendeki elektronlar ve delikler ayrılacak ve bu elektron ve delikler su ile reaksiyona girerek hidrojen ve oksijen üretecektir. Enerji dönüşümü perspektifinden bakıldığında, suyun fotolizi süreci güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürmektir. Reaksiyonun verimliliğini artırmak için bilim adamları suya tantalat, niyobat ve polisülfit gibi fotokatalistler de ekleyecekler.
Şu anda, dünyada fotoliz su araştırmaları alanında çok sayıda bilim insanı var ve Çinli bilim adamları da bu alanda önemli katkılarda bulundular. Ocak 2014'te Profesör Yang Jinlong'un Uluslararası Fonksiyonel Malzemeler Kuantum Tasarım Merkezi'nden "Physical Review Letters" da yayınlanan araştırma grubu Bir sonuç önerildi ve suyu bölmek için kızılötesi ışık kullanan yeni bir katalitik mekanizma önerildi. Ekim 2015'te, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Xiong Yujie, atomik hassasiyete ve bir kabuk yapısına sahip bir fotokatalizör tasarladı; bu, yalnızca suyun fotoliz verimliliğini artırmakla kalmayıp, aynı zamanda suyun fotoliz maliyetini de büyük ölçüde düşürdü.
Hidrojen enerjisinin benzersiz avantajları vardır ve oldukça verimli, temiz ve sürdürülebilir bir yeşil enerjidir. Fotoliz suyunun teknolojisi hala araştırma aşamasında ve şimdilik geniş çaplı sivil kullanımı mümkün olmasa da insan uygarlığının gelişmesiyle birlikte dünyadaki enerji talebi giderek artacak ve dünyadaki tüm ülkeler yeni enerjiye dikkat ediyor. Suyun yakıt olarak kullanılmasının yakın gelecekte gerçek olacağına inanılıyor, sessizce sabırsızlıkla bekleyelim.
