Herkesin rüyası, hidrojen yakıtı kullanan elektrikli bir arabaya sahip olmak. Japonya’da, Avrupa’da ve ABD’de belli başlı otomotiv şirketleri de hidrojen yakıt hücreleriyle çalışan, atmosferi kirleten, küresel ısınmaya yol açan egzos gazları yerine yalnızca su üreten bu “yeşil” arabaların yeni modellerini piyasaya sürmeye hazırlanıyorlar. Japon otomotiv devi Toyota, iddialı konsept modeliyle başı çekmeye aday. Sedan sınıfı  Toyota FCV’nin  (yukarıda) hidrojen dolum tesisleri bulunan bölgelerdeki satışının Nisan 2015’ten önce başlaması planlanıyor.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Fiyat etiketinin hayallerinizi yıkmaması için gözlerinizi kapamakta acele etmeyin. On yıl öncesine kadar ancak 1 milyon doları gözden çıkaracak kadar zengin, mevcut birkaç arabadan birine el koyabilecek kadar hatırlıysanız alabileceğiniz bu arabanın Japonya’daki fiyatı 70.000 doları geçmiyor.    Stanford Üniversitesi araştırmacılarınca yeni geliştirlen bir teknikse, bu rüyanın yalnızca zenginler için değil, herkes için gerçekleşmesini sağlayabilir: Suyu minimum enerji kullanarak ve oda sıcaklığında ayrıştırmak. Araştırmacılarca oluşturulan yeni ve ucuz katalizatörler sayesinde bu işlem için 1,5 voltluk bir kalem pil bile yetiyor!    Dünyamız atmosferinde neredeyse hiç bulunmayan (en hafif element olduğu için çoktan uzaya dağılmış) hidrojen, denizleri, okyanusları dolduran suyun iki temel bileşiminden biri. Dolayısıyla sudaki oksijenden koparılmasıyla, yani suyun bileşenlerine ayrıştırılmasıyla ya da başka moleküllerle tepkimeye girmesi yoluyla elde edilebiliyor. Ancak bu yöntemlerin her ikisi de mühendislik, maliyet ve altyapı darboğazlarının aşılması gerekliliği bir yana, hem fosil yakıt kullanımına dayanıyor hem de sera gazı üretiyor.                                                                  Dolayısıyla günümüz araçlarında hidrojen kullanımı için geliştirilen teknolojinin iki ana yönteminden biri,  hidrojen dolum istasyonlarından arabanızın deposuna doldurulacak yakıtı, benzin gibi içten patlamalı motorlarda yakmak. Ötekiyse, yakıt hücrelerinde kullanmak. Yakıt hücreleri teknolojisinde, (sudaki) hidrojeni ayrıştırma işleminin tam tersi yapılıyor. Yakıt hücrelerinde depolanmış olan hidrojen havadaki oksijenle birleşirken eneriji üretiyor ve sürecin çıktısı da fosil yakıt kullanan motorların atık ürünü karbondioksit yerine saf su oluyor.   Gelgelelim bu araçlar, fosil yakıt kullanan sıradan otomobillere göre pahalı. Nedeni, yakıt hücrelerinin kritik malzemeleri kadar, hücrelerde depolanan hidrojen yakıtının da (mevcut teknoloji nedeniyle) pahalı olması.   Günümüz teknolojisinde hidrojen,  doğal gaz ya da metanın (CH4) genellikle nikel olan bir metal tabanlı katalizörle birlikte 700-1100 ⁰C sıcaklıktaki buhara maruz bırakılması sonucu karbon monoksit ve hidrojene ayrışmasıyla elde ediliyor. Karbon monoksit zehirli bir gaz olmasının yanı sıra, süreçte suyla (buhar) tepkimeye girip hidrojen üretimine katkı yaparken, bir yandan da sera gazı karbondioksite dönüşüyor. Bu teknolojide temiz yakıtın hammaddesi olan doğal gazın fosil yakıt olması bir yana, üretim sürecinde kullanılan buharın ısıtılması için de fosil yakıta dayalı santraller tarafından üretilen enerjiden yararlanılıyor.   Son derece patlayıcı bir gaz olan hidrojenin arabalarda kullanılmasının yolu, hidrojenin gaz ya da (-252,87 ⁰C’ye soğutulmasıyla) sıvılaştırılmış gazın, tıpkı benzin, mazot  ya da LPG gibi yakıt pompalarından araca doldurulması.  Ancak, bunun için arabalarda yüksek basınca dayanıklı (dolayısıyla pahalı) yakıt tankları gerekiyor.                                                         Gerçi,  hidrojenin deniz suyundan elde edilmesi ya da hidrojen üretiminde fosil yakıt kullanan santrallerin yerini alacak nükleer santraller için tasarımlar geliştiriliyor; ama bunlar henüz mühendislik ve maliyet sorunlarını aşabilmiş değiller.     Stanford Üniversitesi’nde kimya profesörü Hongjie Dai ve master öğrencisi Ming Gong yönetimindeki bir ekibin Nature Communications dergisinde yayımladıkları teknoloji, suyu ayrıştırmak için nikel ve demir gibi bol ve ucuz metallerden yapılmış bir katalizöre dayanıyor. Dai, “Nikel ve demir gibi ucuz malzemeler kullanarak suyu, 1,5 voltluk tek bir pille oda sıcaklığında ayrıştırabilecek kadar etken elektrokatalizörler yapmayı başardık. Bu, böylesine düşük bir voltajla suyu ayrıştırmak için sıradan metallerin kullanıldığı ilk uygulama oluyor. Önemi, bu voltaj düzeyinden yararlanabilmenin normal olarak platin ve iridyum gibi kıymetli metaller gerektirmesi” diyor.    Ekibin geliştirdiği düzenekte pil, iki elektrottan geçen bir akımla suyu oksien ve hidrojen gazlarına ayırıyor.     Lawrence Teknoloji Üniversitesi (Michigan, ABD) öğrencilerince 2008 yılında Formula Zero Hidrojen... Devamı için tıklayın.   Suyun ayrıştırılması için gereken voltajın düşürülmesinin, endüstriyel ölçekte hidrojen üretiminin maliyetini milyarlarca dolar azaltacağı, araştırmacılarca vurgulanıyor.   Düzenek, 1,5 voltluk pilin sağladığı enerjiyle birkaç gün süreyle hidrojen üretebiliyor. Gong’un yeni hedefi, bu süreyi haftalar ve aylar ölçeğine çıkarmak ve akımı da güneş enerisiyle sağlamak.        Buluşun sahibi olan Ming Gong, elektrokatalizöre bu etkinliği sağlamak için saf metalik nikel  ya da saf nikeloksit yerine, hidrojen elektrokataliz sürecini  kolaylaştıran nikel ve nikeloksit bileşimi karma bir yapı kullanmış.