Yeşil Hidrojen Üretiminde Yeni Dönem: Daha Uygun Maliyetli Katalizörler
Güney Kore’de geliştirilen yeni katalizörler, yeşil hidrojen üretiminde maliyet ve verimlilikte devrim yaratıyor.
Güney Kore’nin Dongguk Üniversitesi’nden bilim insanları, proton değiştirme membranlı su elektrolizi (PEMWE) için daha ekonomik ve etkili bir katalizör üretim yöntemi geliştirdi. Bu çalışma, metal tek atom katalizörleri (M-SAC’ler) alanında yeni bir sentez yaklaşımı sunarak hidrojen üretim performansını önemli ölçüde artırıyor.
Hidrojen (H₂), yüksek ısıl değeri ve karbondioksit salımı olmaksızın enerji taşıyıcısı olarak ön plana çıkarken, PEMWE yöntemi yalnızca oksijen yan ürünü vererek temiz enerji üretimi sağlıyor. Ancak bu sistemlerde kullanılan katalizörlerin maliyeti ve dayanıklılığı, geniş ölçekli uygulamaların önünde önemli bir engel oluşturuyor.
Dongguk Üniversitesi Enerji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nden Yard. Doç. Dr. Jitendra N. Tiwari ve Prof. Young-Kyu Han’ın liderliğindeki araştırma ekibi, metal atomlarının kümelenmesini önleyen yenilikçi bir sentez yöntemi geliştirdi. Bu yeni yaklaşım, atomik ölçekte metal tek atom katalizörleri 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 geliştirilen katalizörler, ticari Pt/C katalizörlere kıyasla 72–78 kat daha yüksek dönüşüm frekansına ulaştı ve yalnızca 15 milivolt gibi olağanüstü düşük bir aşırı potansiyele sahip oldu. Ayrıca β-PtSAsS850 tabanlı PEMWE sistemi, ABD Enerji Bakanlığı’nın 2026 hedeflerini aşarak endüstriyel uygulama potansiyelini gözler önüne serdi ve 200 saatin üzerinde kesintisiz çalışma performansı gösterdi.
Teorik hesaplamalar ve deneysel veriler, bu gelişmiş performansın Pt–N₂ katalitik bölgelerinin hidrojen üretiminde enerji bariyerini anlamlı ölçüde düşürmesinden kaynaklandığını ortaya koyuyor. Araştırmacılar ayrıca iridyum, paladyum ve rutinyum gibi diğer metallerle de M-SAC’ler sentezleyerek bu yöntemin genelleştirilebilirliğini kanıtladı.
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 sağlayacaktır.” şeklinde konuştu.
