- elektrikcirehberi@gmail.com
Güney Kore’deki Dongguk Üniversitesi’nden bilim insanları, proton değiştirme membranlı su elektrolizi (PEMWE) için daha ucuz ve daha verimli bir katalizör üretim yöntemi geliştirdi. Çalışma, metal tek atom katalizörleri (M-SAC’ler) alanında yeni bir sentez yaklaşımı sunarak hidrojen üretim performansını dramatik şekilde artırıyor.
Hidrojen (H₂), yüksek ısıl değeri ve karbondioksit salımı olmaksızın enerji taşıyıcısı olarak ön plana çıkıyor. PEMWE yöntemi ise yalnızca oksijen yan ürününü vererek temiz enerji üretimi sağlıyor; ancak bu sistemlerde kullanılan katalizörlerin maliyeti ve dayanıklılığı, geniş ölçekli uygulamaların önünde önemli bir engel teşkil ediyor.
Dongguk Üniversitesi Enerji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nden Yard. Doç. Dr. Jitendra N. Tiwari ile Prof. Young-Kyu Han liderliğindeki ekip, metal atomlarının kümelenmesini engelleyen yeni bir sentez yöntemi geliştirdi. Bu yaklaşım, atomik ölçekte metal tek atom katalizörler üretmek için yüksek sıcaklıktaki iki aşamalı bir ısıtma sürecine dayanıyor. Araştırmanın sonuçları, Materials Science & Engineering R dergisinin Ocak 2026 sayısında yayımlandı.
Araştırmacılar, β-nikel hidroksit (β-Ni(OH)₂) adlı bir şablon malzemesi kullanarak platin (Pt) bazlı tek atom katalizörler (β-PtSAsS800 ve β-PtSAsS850) sentezledi. Bu süreçte katalizörler, nitrojen atmosferi altında 800–850°C’de pirolize edildi; karbon ve azot kaynakları eklenerek atomik düzeyde dağılmış Pt atomları içeren grafitik nanosheet yapılar oluşturuldu.
Yeni katalizörler, ticari Pt/C katalizörlere kıyasla 72–78 kat daha yüksek dönüşüm frekansına sahip oldu ve sadece 15 milivoltluk olağanüstü düşük bir aşırı potansiyele ulaştı. Ayrıca β-PtSAsS850 tabanlı PEMWE sistemi, ABD Enerji Bakanlığı’nın 2026 hedefini aşarak endüstriyel uygulama potansiyelini ortaya koydu ve 200 saatin üzerinde kesintisiz çalışma performansı sergiledi.
Teorik hesaplamalar ve deneysel veriler, bu gelişmiş performansın Pt–N₂ katalitik bölgelerinin, hidrojen üretiminde enerji bariyerini anlamlı ölçüde düşürmesinden kaynaklandığını gösteriyor. Araştırmacılar ayrıca iridyum, paladyum ve ruthemyum gibi diğer metallerle de M-SAC’ler sentezleyerek yöntemin genelleştirilebilirliğini ortaya koydu.
Prof. Han, “Bu strateji, yüksek verimli enerji dönüşüm ve depolama cihazları geliştirmek için yeni bir sentez yolu sunuyor. Katalizörlerin performansı, hidrojen üretimini fosil yakıtlarla ekonomik olarak rekabetçi hâle getirme potansiyeline sahip. Uzun vadede bu, hidrojenin yaygınlaşmasını hızlandırarak iklim değişikliğiyle mücadeleye katkı sağlayacak.” dedi.
