Malzeme bilimi nedir?
Teknolojinin ilerlemesi,günlük yaşamın kolaylaştırılması,ihtiyaçlar doğrultusunda malzemelerin özelliklerini, yapılarını, ve davranışlarını inceleyen ve yeni malzeme türlerini araştıran, canlı ya da cansız kökenli doğal ya da yapay hammaddelerden, seramik, polimer benzeri ve metal mühendislik malzemelerinin üretimini, bu malzemelerin davranışlarını, yapı, özellik ve işlenebilirliğini inceleyen bilim dalıdır.
Malzeme biliminin ilerlemesi ve yeni yapıların ortaya çıkmasıyla beraber enerji depolamada yeni teknolojilerin kullanılması kaçınılmaz duruma girmiştir.
Klasik enerji depolama birimleri yerlerini lityum iyon piller vs. gibi ileri teknoloji ürünlerine bırakmıştır.
Bu bağlamda ortaya çıkan farklı fikirler ve malzeme bilimi işbirliğiyle denenen farklı konularda bulunmaktadır.
Bunlardan biri enerji depolama birimi olarak “Karbon nano tüpleri(Carbon Nanotube)(CNT)” soğurma yeteneklerini kullanarak hidrojen depolama birimi olarak kullanmaktır.
Malzeme bilimi nedir? Karbon Nano Tüp nedir?
Nanotüpler , kristal grafitlerden oluşan hegzagonal örgüdeki karbon atomlarının oluşturduğu silindirik yapılardır. Üstün mekanik ve elektriksel özellik sergilemektedirler.
Karşılaştırma olarak düşünecek olursak çelikten 10 kat daha güçlü ve 6 kat daha hafiftirler. 3000C ‘ye kadar kararlı kalıp bozunmadan işlevselliğini devam ettirebilirler.
Bunların yanında iletkenlikleri 1 Milyar Amper/m^2 ye kadar ulaşabilmektedir.En iyi iletkenlerden biri olan bakır 1 milyon Amper/m^2 iletkenliğe sahiptir.
Son dönemlerde Malzeme biliminin üzerinde yoğun çalışmalar yürüttüğü bir konu olarak karbon nanotüpler Ni-Co kaplamalar ,enerji depolama üniteleri gibi birçok alanda önem kazanmaya devam etmektedirler.
Hidrojen Depolama Nedir?
Günümüzde büyük miktarlarda enerji depolamak için hala uygun bir yöntem bulunamamış olması, hidrojenin önemini daha da arttırmaktadır.
Depolanabilirliği, hidrojenin belki de en önemli özelliğidir.Bunu örnekle açıklamak daha uygun olacaktır.
Hidroelektrik santrallerde veya farklı sistemlerde üretilen enerji üretildiği andan itibaren kullanılmak durumundadır dolayısıyla üretilen enerji direkt olarak hatlara verilmekte ve ihtiyaç olmasa dahi kullanılması zorunlu olmaktadır.
Yapılan araştırmalar sonucunda, mevcut koşullarda hidrojenin diğer yakıtlardan yaklaşık üç kat ucuz olduğu ve yaygın bir enerji kaynağı olarak kullanımının, hidrojen üretiminde maliyeti düşürücü teknolojik gelişmelere bağlı olacağı ortaya çıkmıştır.
Bununla birlikte, ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinin hidrojen olarak depolanması günümüz için geçerli bir alternatiftir. Bu tarzda depolanan enerjinin yaygın olarak kullanılabilmesi, biraz da yakıt piline dayalı otomotiv teknolojilerinin geliştirilmesine bağlıdır.
Hidrojen önemli olmasına rağmen depolanması büyük problem oluşturmaktadır.
Hidrojen bir şekilde sıvı özellikleri göstermekte ve neticesinde karbon nanotüplerin içinde ve etrafında depolanabileceğini deneysel bulgularla sabitlenmiş bulunmaktadır.
Geçiş elementleri (Pt, Pd ,Ti, V vs.) ile aktif hale getirilen nanotüpler hidrojeni içinde absorbe ederek depolanabileceğini göstermiştir.
Bu buluşun, geleceğin enerji kaynaklarından olan hidrojen enerjisinin kullanımını otomobillerde kullanılacak verimli yakıt hücreleri ve katalizötlerin tasarımda kullanılması düşünülmektedir.
Karbon nanotüplerin hidrojen soğurma yetenekleri çok yeni olan bir konu olmakla birlikte üzerlerinde hala araştırmalar sürmektedir.
Deneysel çalışmalar değişik basınç ve sıcaklık durumlarına göre farklı oranlarda hidrojen soğurma kapasitelerinin olduğunu belirtmiştir.
Nanotüplerdeki absorbe işlemi, karbon atomlarının hidrojen moleküllerine uyguladığı Van Der Waal’s kuvveti ile gerçekleşmektedir.
Yani kimyasal değil, fiziksel bir olaydır.
Fakat karbon nanotüplerin üretim maliyetlerinin yüksek olması günümüzde kullanılmalarını zorlamaktadır.
Malzeme bilimindeki gelişmelerle birlikte üretimin ucuzlaması ve geleceğin enerji depolama ürünleri olabileceğini zaman gösterecektir.
Samed GURGUROĞLU
Bir cevap yazın