ENDÜSTRİYEL UYGULAMALAR İÇİN HAVADAN HİDROJEN PEROKSİT ÜRETMEK AMACIYLA PİLLERİN KULLANILMASI
Zn-Hava Pilinin Çalışma Şeması ve Boya Bozunumu
"Bu Yöntem Çok Sürdürülebilir, Düşük Maliyetli ve Yüksek Enerji Verimliliğine Sahip"
Bilim insanları oksijen indirgemesinin H2O2 ürettiği bir çinko-hava pili kullandılar. Disiplinlerarası Enerji Araştırmaları Merkezi (ICER) ve Katı Hal ve Yapısal Kimya Birimi'nde (SSCU) profesör ve Small Methods'da yayımlanan çalışmanın ilgili yazarı Aninda J Bhattacharyya, "Çinko bol miktarda bulunan ve tarihsel olarak kullanılan bir elementtir. Hindistan'da çok ucuz ve bol miktarda bulunur," diyor.
Metal-hava pilinde anot (negatif elektrot) olarak çinko gibi bir metal ve katot (pozitif elektrot) olarak ortam havası bulunur. Pil boşaldığında - enerjiyi serbest bıraktığında - ortam havasındaki oksijen katotta indirgenir ve H2O2 üretir.
Oksijenin elektrokimyasal indirgenmesi iki yoldan gerçekleşir, bunlardan biri H2O2 oluşturur. Bhattacharyya, "Buradaki strateji oksijen indirgeme reaksiyonunun kapsamını kontrol etmektir. Eğer onu bir düzeyde kontrol etmezseniz, sadece gidip su oluşturacaktır" diye açıklıyor.
Bu kontrol, belirli katalizörler kullanılarak elde edilebilir. SSCU'da doktora öğrencisi ve ilk yazar olan Asutosh Behera, "Karbon bazlı metalsiz bir katalizör kullanıyoruz" diyor. Bu ucuz katalizörler genellikle reaksiyonu, H2O2'ye yönelik seçiciliğin daha az olduğu su oluşturan rota boyunca ilerletir. Ancak, bu katalizörlere oksijen fonksiyonel grupları eklemek gibi belirli kimyasal modifikasyonlar dahil etmek, reaksiyon seçiciliğini H2O2 üretimine yönlendirir .
Bhattacharyya, H2O2'yi doğrudan üretmek için bir pil kullanmanın yeni bir yaklaşım olduğunu açıklıyor. "Başka bir şey yapmanıza gerek yok. Bir piliniz var ve onu çalıştırıyorsunuz. Voltajı, yalnızca H2O2 üretecek şekilde kısıtladık".
Pil kullanmanın bir diğer avantajı da kimyasal reaksiyonlara ek olarak elektrik enerjisi üretmeleri veya depolamalarıdır. Bhattacharyya, "Yaptığımız şey, H2O2 üretmenin yanı sıra , hücrenin içinde gerçekleştiği için enerji depolamaktır" diye ekliyor.
Renksiz olduğu için üretilen H2O2 tespit edilmelidir. Bu, tekstil endüstrisi tarafından üretilen toksik bir kirletici olan bir boyanın tanıtılmasıyla yapılabilir. H2O2 oluşturulduğunda, boyayla reaksiyona girerek onu bozar ve rengini değiştirir. "Oluşturulan H2O2, çeşitli radikallere (hidroksit ve süperoksit gibi) - son derece ham, reaktif organik türlere - ayrışarak sonunda tekstil boyasını bozacaktır," diye açıklıyor Behera. Bu bozunma, H2O2 üretiminin verimliliğini artırmaya ve toksik boyayı ortadan kaldırmaya yardımcı olur.
Bhattacharyya, "Üstesinden gelinmesi gereken bazı temel zorluklar var," diyor. Örneğin, bir metal-hava pilinin üç fazı vardır - katı (çinko), sıvı (elektrolit) ve gaz (hava). Bu, onları yalnızca iki faza sahip çoğu pilden daha zorlu hale getirir. Bu zorluklara rağmen araştırmacılar stratejinin ölçeklenebilir olduğuna ve uzak yerlerde elektrik üretmek gibi başka uygulamaları olabileceğine inanıyor. Bhattacharyya, "Bu yöntem çok sürdürülebilir, düşük maliyetli ve oldukça enerji verimli," diyor.
