Her ne kadar ülkemizde değer verilmese de, kimya muhteşem bir temel bilim dalı gerçekten. Özellikle son yıllarda üzerinde en çok çalışılan güneş ışığı ile suyu hidrojen ve oksijen ayrıştırma konusunda kimya çok büyük önem taşıyor. Doğadan ilham alan nano teknoloji teknikleri sayesinde ucuz ,temiz ve güneşten hidrojen elde edilerek, güneş yakıtı elde edilebilir. İşte bilim ve mühendislik bu gibi muhteşem teknolojiler için vardır. Her neyse, bu konudaki asıl gelişme Technion-Israel Teknoloji Enstitüsü’nden bilim insanlarının Nano Letters dergisinde yayınladığı son araştırmada, ticari su ayrıştırma sistemlerinin önündeki sınırların kalktığını açıklandı.
Yapay fotosentez bitkilerin güneş enerjisiyle su ve karbondioksiti glukoz yakıtına dönüştürmesine benzer bir prosesi taklit ediyor. Fotosentez iki foto sistemden oluşuyor. Bilim insanları bu foto sistemden ilham yeni sistemler geliştiriyor.
Su hepimizin bildiği gibi 2 Hidrojen ve 1 Oksijenden oluşur. Fakat H2O kendi kendine oksijen ve hidrojen gazlarına ayrıştırılmaz. Suyu oksijen ve hidrojen gazına ayrıştırmak için, fotonları yakalayacak bir aracıya ihtiyaç vardır ve bu ayrı enerji paketleri gerektirir. Bitkilere yeşil rengi de veren klorofil bu güneş enerjisini yakalayabilen mucizevi materyaldir.
Eğer ışık fotonu uygun enerjiye sahipse, aracı materyaldeki elektronu uyarabilir, böylece suyla reaksiyona girerek sudaki hidrojeni indirger. Bunar rağmen elektron ve protonlar birlikte çalışarak aynı iki futbol takımı gibi işaretlenerek, biri negatif , diğeri pozitif olarak çalışır. Elektron ışıkla uyarıldığında, gerisinde protonu bırakarak, suyun valans bandında boşluk bırakarak etkili bir şekilde yüklenir.
Bildiğiniz gibi zıt kutuplar birbirini çeker , yani bu iki yüklü tür aynı alanda birleşmeye çalışır, materyalde birleşirler. Bu arzu nedeniyle yeniden birleşerek, indirgenmek yerine, suyu oksidize ederek kurulumun verimini azaltır.
Yrd. Doç. Dr. Lilac Amirav araştırmasında yer alan bu yarı reaksiyonları ele alarak, suyun indirgenmesinde foto elektron kullanarak, ışık enerjisini %100 hidrojen üretimine dönüştürmeyi başardılar. Amirav ve ekibi mikro boyutta katalizör ve ko-katalizör tasarlayarak, güneş ışığından yakıt elde etmenin mümkün olduğunu kanıtladı.
Fakat halen reaksiyonun diğer yarısının tamamlanması gerekiyordu. İşte bu son araştırmada elde edilen yeni tekrar geri dönüşüm oranı önceki rekorları ezdi geçti. Fakat yine de bir sorun var suyu ayrıştırma reaksiyonu , çok yüksek pH’da (bazik) gerçekleşiyor. İşte bir sonraki zorluk nano çubuklları ve mikro – nano yapıyı bozmayacak, şekilde pH’ı indirmek olacak. Su yüzeyinin yüzey alanının arttırılması ve nanorodlarla maksimum aydınlatm sağlanırsa, bitkiler gibi fotosentez yapan bir düzenek gerçeğe dönüşebilir.
http://www.forbes.com/sites/sujatakundu/2016/02/29/nanorods-of-photocatalysts-achieve-100-conversion-from-solar-energy-to-solar-fuel/#1c6e0cd8638d
