Havadan Elektrik Üretmek İçin Yüzyıllık Bir Hayalin Canlandırılacak
Avrupa’da yapılan araştırmalar temiz enerji seçeneklerini genişleterek AB’nin 2050 yılına kadar iklim-nötr olma hedefini destekliyor.
Avrupa Birliği yüzyılın ortasına kadar iklim nötrlüğü için çabalarken, bir anne-oğul ekibi potansiyel bir engelin üstesinden gelmeye yardımcı oluyor: AB’nin fosil yakıtlardan uzaklaşmasına neden olan sınırlı sayıda yenilenebilir enerji kaynağı.
Andriy Lyubchyk, atmosferik nemin elektriğe dönüştürülmesini mükemmelleştirerek temiz enerji karışımını genişletmeyi amaçlayan CATCHER projesinin ortaklarından biri.
Eski rüya
Bu teknik, atmosferde her yerde bulunan gaz halindeki su moleküllerinde bulunan küçük statik elektrik yüklerinin toplanmasını içeriyor. Bu süreç higroelektrik ya da nem elektriği olarak biliniyor.
Portekizli start-up Cascatachuva Lda’nın CEO’su Lyubchyk, “Bu yeni yenilenebilir enerji kaynağı ile yeşil enerjiye geçişin verimliliğini ve olanaklarını büyük ölçüde arttıracağımıza inanıyoruz” dedi. Lyubchyk aynı zamanda Portekiz’in Lizbon kentindeki Lusophone Beşeri Bilimler ve Teknolojiler Üniversitesi’nde kimya mühendisidir.
1900’lerin başında Sırp asıllı Amerikalı mucit Nikola Tesla havadan enerji elde etmeyi hayal etti. Atmosferdeki elektrik yüklerini yakalamaya ve bunları elektrik akımına dönüştürmeye çalışan bir dizi deney yaptı.
Tesla’nın zamanından bu yana bilim insanları elektriğin atmosferde nasıl oluştuğu ve salındığı hakkında daha fazla şey öğrendi ve su buharının elektrik yükü taşıyabileceğini keşfetti.
Bu bilgi birikimi, enerjisinin yaklaşık %22’sini yenilenebilir kaynaklardan elde eden AB için bir destek olabilir. Hidroelektrik enerjiyi de içeren bu tür kaynaklar için on yıl sonu hedefini %45’e kadar yükseltme yolunda ilerliyor.
Ancak Avrupa’nın 2050 yılına kadar iklim açısından nötr hale gelmesi için yenilenebilir enerjilerin daha da büyük bir rol oynaması gerekecek ve hidroelektrik, petrol, doğal gaz ve kömürü terk etmeye çalışan AB’ye daha fazla seçenek sunacaktır.
Yeni teknoloji
Avrupa İnovasyon Konseyi’nin Pathfinder programı tarafından finanse edilen CATCHER, bu olasılığı araştırmak üzere Avrupa’nın altı ülkesinden sekiz ortağı bir araya getiriyor.
Genel fikir aynı olsa da CATCHER tarafından kullanılan özel teknoloji Tesla’nınkinden çok farklı. Proje, atmosferik nemden enerji elde etmek için sert kristalli bir malzeme olan zirkonyum oksitten yapılmış panel benzeri hücreler kullanıyor.
Zirkonyum oksit, diş implantları, gelişmiş cam benzeri malzemeler, elektronik ve nükleer yakıt çubukları için kaplama gibi alanlarda yaygın olarak kullanılan seramik bir malzemedir.
CATCHER’ı koordine eden ve Andriy Lyubchyk’in annesi olan Svitlana Lyubchik’e göre, araştırmacılar yedi yıl önce zirkonyum oksitten yapılan nanomalzemelerin özelliklerini araştırırken, higroelektriğin kanıtlarını görmeye başladılar.
O da Andriy gibi Lusophone Üniversitesi’nde kimya mühendisi. Bu potansiyelden faydalanmak için çeşitli girişimlerde bulundular.
Araştırmacılar şu anda, malzemelerinin 8’e 5 santimetrelik bir plakasının, yaklaşık %50 nem oranına sahip bir laboratuvarda yaklaşık 0,9 volt üretebildiği noktadalar. Bu, yarım AA pilin güç çıkışıyla karşılaştırılabilir.
Higroelektrik malzemesini daha verimli hale getirmek için çalışan ekip, mükemmelleştirildiğinde hücrelerin benzer büyüklükteki fotovoltaik hücrelerle aynı miktarda elektrik üretebileceğini umuyor.
Araştırmacılar ayrıca hücrelerin güneş panellerine benzer bir şekilde, büyük ölçekli elektrik çiftlikleri ya da bireysel binalar için bir güç kaynağı olarak kullanılabileceğine inanıyor.
Kararlı durumlar
Hücreler, çok küçük, tek tip zirkonyum oksit nanoparçacıklarının üretilmesi ve ardından bunların bir dizi kanal veya kılcal damar da dahil olmak üzere benzer bir yapıya sahip bir malzeme tabakası halinde sıkıştırılmasıyla oluşturulmuştur.
Andriy Lyubchyk’e göre nano yapı, kılcal damarların içinde atmosferden emilen su moleküllerinden yükü ayıran elektrik alanları oluşturuyor.
Sonuç, elektrik enerjisini yakalayan bir dizi fizikokimyasal, fiziksel ve elektrofiziksel süreçtir.
Yeni teknoloji bir açıdan güneş ve rüzgar enerjisine göre avantajlı olacak. Panellerin ve türbinlerin güneş ışığını ve rüzgarı yakalamak için konumlandırılması gerekirken, higroelektrik hücrelerin belirli bir yerleşime ihtiyacı yoktur çünkü yerel nem seviyelerinde çok az değişiklik vardır.
Bununla birlikte, higroelektrik hücreler her yerde bir seçenek olmayacaktır çünkü çalışmak için minimum nem seviyelerine ihtiyaç duyarlar.
Andriy Lyubchyk, “Örneğin, dışarısı eksi 15 derece ise, yani her şey donmuşsa, havada su olmayacaktır” dedi.
Tavan çözümü
Aynı zamanda annesiyle birlikte, higroelektrik hücreleri bir ısıtma ve soğutma sistemine dahil ederek gerçek dünyada bir uygulama üzerinde çalışan AB destekli SSHARE projesinin koordinatörüdür.
Andriy Lyubchyk, “Her iki teknolojiyi birleştiriyor ve kendi kendilerine yeterli hale getiriyoruz” dedi.
Isıtma ve soğutma sistemi, bir odanın tavanına monte edilebilen gelişmiş bir radyant panele dayanmaktadır.
Delikli su boruları panelin üzerinden geçerek, odanın ısıtılması ya da soğutulması amacına bağlı olarak sıcak ya da soğuk su beslemektedir. Panel daha sonra cildin terleme yoluyla ısı yaymasına benzer şekilde atmosferik nem yoluyla odaya ısı yayar veya odadan ısı emer.
Sistem, su buharının panelin içine ve dışına geçişinden elde edilen higroelektrik kullanarak su sirkülasyonu yapan pompalara güç sağlayabilmelidir.
Araştırmacılar, kendi kendine yetebilen ısıtma sisteminin, hidroelektriğin net sıfır enerji geçişini teşvik etmeye nasıl yardımcı olabileceğini vurguladığını söylüyor.
Svitlana Lyubchik, “Enerji bağımsızlığı açısından AB politikasına katkıda bulunabiliriz” dedi.
Bu makalede yer alan araştırma AB tarafından finanse edilmiştir. Bu materyal ilk olarak AB Araştırma ve İnovasyon Dergisi Horizon’da yayınlanmıştır.
Kaynak: https://horizon.scienceblog.com/2240/realising-a-century-old-dream-to-make-electricity-from-air/
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı scienceblog.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
