Norveç Teknoloji Üniversitesi (NTNU) doktora adayı Yukihiro Takahashi, hidrojen yakıtını hem daha ekonomik hem de daha verimli bir formda üretmenin yolunu buldu. Geliştirilen bu yeni prosedür, ölçeklendirildiğinde hidrojenin fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılabilirliğini kıymetli ölçüde artırabilir.

Hidrojen, yakıt hücrelerinde kullanıldığında yahut yakıldığında sırf su açığa çıkararak CO2emisyonlarını ortadan kaldırıyor. Bu özellik, bilhassa ağır sanayi, uzun ara nakliyat, denizcilik, havacılık ve güç depolama üzere alanlarda büyük ehemmiyet taşıyor. Zira bataryaların menzil, tartı ve kullanım mühleti üzere sınırlamaları hidrojenle aşılabiliyor.

Yenilenebilir elektrik kullanılarak üretilen “yeşil hidrojen”, birebir vakitte rüzgar ve güneş gücünden açığa çıkan fazla enerjiyi depolayarak elektrik şebekelerinin stabilizasyonuna da katkı sağlayabiliyor. Lakin günümüzde yeşil hidrojenin üretim maliyeti hem yüksek hem de verimliliği hudutlu. Birden fazla hidrojen ise hala fosil yakıtlarla elde ediliyor ve üretim sırasında önemli güç kayıpları yaşanıyor. Takahashi’nin geliştirdiği usul ise yeşil hidrojen üretimini hem daha muteber hem de daha ucuz hale getirme potansiyeli taşıyor.

Yeşil hidrojen üretiminde yeni yöntem

Hidrojen üretiminde yaygın olarak kullanılan usullerden birisi olan alkalin su elektrolizi (AWE) tekniğinde su, yenilenebilir elektrik gücü kullanılarak hidrojen ve oksijene ayrıştırılıyor. Elektroliz aygıtlarının içinde elektrik ileten ve kimyasal olarak şiddetli şartlara dayanabilen metal plakalar (elektrotlar) bulunuyor. Bu plakalar, tepkinin daha süratli gerçekleşmesini sağlamak için çoklukla nikel kaplanıyor.

Nikel, alkalin ortamlarda korozyona güçlü olmasının yanı sıra hidrojen üretim suratını artıran bir katalizör misyonu görüyor. Lakin nikel kaplamada birtakım zorluklar var. Klâsik elektro kaplama sistemlerinde akım eşit dağıtılmadığında kaplama düzensizleşiyor, bu da hem nikel israfına hem de gereğinden kalın katmanlara yol açıyor. Sonuç olarak aygıtın performansı düşüyor ve üretim maliyeti yükseliyor.

Takahashi, nikelin elektrotlara daha istikrarlı ve kontrollü bir halde yapışmasını sağlayacak bir sistem geliştirdi. Bu metot, nikelin sistemsiz bir halde birikmesini önlerken kaplamanın kalitesini öngörülebilir hale getiriyor. Araştırmacı, farklı pH düzeyleri, akım yoğunlukları ve kaplama kalınlıkları altında nikel davranışını simüle eden öngörücü matematiksel modeller geliştirdi. Bu model sayesinde kaplamanın sonucu evvelce kestirim edilebiliyor. Gerçek dünyada bu, daha verimli üretim, daha az gereç israfı ve daha süratli optimizasyon manasına geliyor. Bu yol sırf nikel ve elektroliz dizaynını güzelleştirmenin yanı sıra yeşil hidrojenin ünite maliyetini düşürme potansiyeli de taşıyor.