Karbondioksit Sürdürülebilir Gelecek İçin Etanol Kaynağı Olabilir. Stanford Üniversitesi bilim adamları tarafından yapılan yeni bir keşif, mısır veya diğer ürünler olmadan etanol elde etmek için daha sürdürülebilir bir yol açabilir. Bu umut verici teknoloji üç temel bileşenden oluşmaktadır: Su, karbondioksit ve elektriği ileten bir bakır katalizörü. Sonuçlar Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda (PNAS) yayındı.
Stanford Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Thomas Jaramillo “Uzun vadeli hedeflerimizden biri de yenilenebilir etanolün global gıda kaynaklarını etkilemeyecek bir şekilde üretilmesidir” diyor.
Bilim adamları, seçime bağlı olarak karbondioksiti etanol ve propanol gibi daha az değerli kimyasallara ve yakıtlara dönüştüren bakır katalizörleri tasarlarken, az da olsa veya hiç yan ürün elde etmek istemiyorlar. Ancak önce bu katalizörlerin nasıl işlediğinin net bir şekilde anlaşılmasına ihtiyaç duyuyorlar. Son bulguları bu noktada devreye giriyor.
Bakır kristalleri
Stanford ekibi bakır (100), bakır (111) ve bakır (751) olarak bilinen üç kristal bakır örneğini seçti. Bilim adamları bu sayıları kristallerin yüzey geometrilerini tanımlamak için kullanıyorlar.
“Bakır (100), (111) ve (751) neredeyse özdeş görünüyor fakat yüzeyinde atomlarının düzenlenme biçiminde büyük farklılıklar var”
SLAC’daki bilim adamı Christopher Hahn “Çalışmamızın özü, bakırın bu farklı yönlerinin elektrokatalitik performansı nasıl etkilediğini anlamaktır.”
Önceki araştırmalarda, bilim adamları tek kristalli bakır elektrotları sadece 1 milimetrekare boyutunda yaratmıştı.
Hahn, “Böyle küçük bir kristal ile, yüzeyde üretilen molekülleri tanımlamak ve ölçmek zor”. “Bu, kimyasal reaksiyonların anlaşılmasında zorluk çıkarıyor, bu yüzden amacımız tek bir kristalin yüzey kalitesinde daha büyük bakır elektrotlar yapmaktı.”
Hahn ve SLAC’daki meslektaşları, daha büyük örnekler oluşturmak için, büyük silikon ve safir yüzeylerin üzerine tek kristal benzeri bakır yetiştirmek için yeni bir yol geliştirdi.
Jaramillo, “Chris’in yaptığı şaşırtıcıydı, “Bakır (100), (111) ve (751) ile 6 santimetrelik yüzeyli filmler yaptı, bu tipik tek kristallerden 600 kat daha büyüktü.
Katalitik performans
Araştırmacılar, elektrokatalitik performansı karşılaştırmak için üç büyük elektrotu suya koydu, karbon dioksit gazına maruz bıraktı ve bir elektrik akımı üretmek için bir potansiyel uyguladı.
Sonuçlar açıktı. Belirli bir voltaj uygulandığında, bakırdan (751) yapılmış elektrotlar etanol ve propanol gibi sıvı ürünler için bakırdan (100) veya (111) yapılmışlardan daha seçiciydi. Bunun açıklaması, bakır atomlarının üç yüzey üzerinde hizalandığı farklı şekillerde olabilir.
Hahn “Bakırda (100) ve (111) yüzey atomları sırasıyla bir kare ızgara ve bir petek gibi birbirine sarılı”. “Sonuç olarak, her atom etrafındaki diğer birçok atoma bağlanır ve bu yüzeyi daha eylemsiz hale getirme eğilimindedirler.”
Ancak bakırda (751), yüzey atomları daha da ayrıdır.
Hahn”Bir bakır atomu (751) sadece en yakın iki komşuya sahip”. “Fakat diğer atomlara bağlı olmayan bir atom oldukça uyumsuz ve karbondioksit gibi daha fazla tepkimeye giren maddelere daha güçlü bağlanmasını istiyor. Bunun, etanol ve propanol gibi daha değerli ürünlere daha iyi seçicilik kazandıran en önemli faktörlerden biri olduğuna inanıyoruz “.
Sonuçta, Stanford ekibi, endüstriyel ölçekte karbon-nötr yakıtlar ve kimyasallar seçerek bir teknoloji geliştirmek istiyor.
Ekip,”Yüzeydeki kimyayı daha iyi anlamak için bu yöntemi nikel ve diğer metaller üzerinde kullanmayı planlıyoruz. Bu araştırmanın bulmacanın önemli bir parçası olduğunu ve toplum için yeni yollar açacağını düşünüyoruz “diyor.
Kaynak : Sciencedaily
