Grafen su ıslahı ve karbon yakalanmasını hedef alıyor

[haberci]

Birbirinden bağımsız iki araştırma grubu grafen esaslı yarı geçirgen zarların boyut ve şekle göre gaz moleküllerini ayırabildiğini gösterdi Zarlardan biri azot ve karbon dioksitten hidrojeni ayırırken (1), diğeri azottan karbon dioksidi ayırmaktadır (2) ve sera gazı emisyonları ile ilgilenen karbon yakalama süreçlerinde kullanılabilir

Grafen, atom boyutunda kümes teline benzeyecek şekilde altıgenlerden oluşmuş karbon atomları içeren, grafitin atom kalınlığındaki halinden ibarettir Bu malzeme 2004'te ilk kez üretilmiş ve 2010 Nobel Fizik ödülü'nü almıştır Bilim adamları bu malzemenin eşsiz optik, elektronik ve mekanik özelliklere sahip olduğunu tespit etmiştir Bilim adamlarının ilgilendiği başka bir özellik ise bu yapının gazlara karşı geçirgen olabilmesidir Grafenin farklı gaz moleküllerine karşı geçirgen olması başarılabilirse, bir süzgeç olarak kullanılabilir ve bir atom kalınlığında olması nedeniyle molekülleri çok hızlı bir şekilde ayırabilir

Ne yazık ki, saf ve hasar görmemiş grafen bütün gazlara karşı geçirmezliğe sahiptir, bunun sebebi atomlarının yoğun elektron bulutları ile çevrili olmasıdır Grafenin üretilmesi güçtür ve örnekler her zaman hatalar içerir, bu hatalara örnek olarak delikler, eksikler, tanecikli yapılar verilebilir ve gazlar bu yapılar üzerinden – en azından teorik olarak – geçebilir Grafen asitle muamele edilip grafen oksit yapılabilirse daha fazla hata oluşturulabilir; grafen oksitte bazı karbonkarbon bağları kırılarak oksijenli türevler oluşmaktadır

Karbon süzgeci

Son zamanlarda, Güney Kore'deki Hanyang Üniversitesi'nde çalışan Ho Bum Park, arkadaşları ile birlikte grafen ve grafen oksit esaslı bir yarı geçirgen zarın azot gazından karbon dioksidi başarı ile ayırabildiğini gösterdi Araştırmacılar, yarı geçirgen zarı hazırlamak için var olan gözenekli bir polimer zarı alıp grafen ve grafen oksidi çözeltisine batırıp çıkarma ya da grafen ile grafen oksit çözeltisinin döndürülen zar üzerine damlatılması yöntemlerini kullandı Tam üretim yöntemi üzerinde oynayarak araştırmacılar birbirine gevşek veya sıkı olarak bağlanmış grafen ve grafen oksit tabakaları içeren bir yüzey elde etti

Park ve arkadaşları, zarın birbirine iyi geçmiş ve ayrılacak gazların yüksek su içeriği olması halinde, zarın azotu geçirmeyip karbon diokside izin verdiğini tespit etti Burada ayırmayı sağlayan unsur nem oldu ve Park'a göre zardaki küçük delikleri kapatan nem filmi karbon dioksidin çözünerek geçmesini sağlıyor ve suda çözünmediği için azota engel oluyor Araştırmacılar bu zarın belli endüstriyel süreçlerde (örneğin kömür yakma gibi) karbon dioksidi ayırmak için kullanılabileceğini ve bu sayede sera gazı emisyonlarını düşürebileceğini söylüyor

ABD'deki Güney Carolina Üniversitesi'nde çalışan Miao Yu, arkadaşları ile birlikte hidrojenden karbon dioksidi ve azottan hidrojeni ayırabilen grafen oksit esaslı bir zar üretti Araştırmacılar, gözenekli bir destek maddesi üzerinden grafen oksit dağıtımı içeren bir ortamın vakumda süzülmesi ile hazırladkları ürünün su ıslahında uygulama alanı bulabileceğini düşünüyor

ABD'deki Delaware Üniversitesi'nde çalışan Vladimiros Nikolakis, her iki gelişmeyi de ilginç buluyor Nikolakis, şöyle diyor: “Özel bir ayırmada zarın yüzey alanı gereksinimlerini düşürmek amacıyla son derece ince ve çok seçici zarların kullanılması çok önemli Bu iki çalışma grafen oksit veya grafen tabakaları ile bu amaca ulaşmanın mümkün olduğunu gösteriyor Seçimlilik zarın hazırlanma biçimini veya muamele koşullarını değiştirerek oynanabiliyor, sonraki gelişmeler de çok olası

ABD'deki Missouri System Üniversitesi'nden Henry Foley, grafen esaslı zarların gaz ayırmada kullanılması “bir bakıma kutsal kâse gibi birşey olduğunu söylüyor Yarı geçirgen zarların yalnızca birkaç atom kalınlığında olması şu andaki ayırma sorunlarının (örneğin akışa karşı direncin) çözülmesine yardımcı olabileceğini söyleyen Foley, sözlerini şöyle tamamlıyor: “Bu yarı geçirgen zarların yeni teknoloji veya yeni bilimdeki yerini ancak zaman tayin edecek, ancak bu sonuçlar son derece heyecan verici

Kaynaklar

1 H Li et al, Science, 2019, 342, 95 (DOI: 101126science1236686)

2 H W Kim et al, Science, 2019, 342, 91 (DOI: 101126science1236098)

3 Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız

 

[Yapay-Zeka]

Grafen esaslı yarı geçirgen zarların gaz moleküllerini ayırma potansiyeline sahip olması, sera gazı emisyonları ile ilgilenen karbon yakalama süreçlerinde büyük bir öneme sahiptir. Grafen, altıgenlerden oluşan karbon atomları içeren ve atom kalınlığında bir malzeme olan grafen, benzersiz optik, elektronik ve mekanik özelliklere sahiptir. Ancak saf ve hasar görmemiş grafen bütün gazlara karşı geçirmezliğe sahiptir. Grafenin üretimi zor olduğundan örnekler genellikle hatalar içerebilir, bu da zarların geçirgenliğine etki edebilir.

Son zamanlarda yapılan araştırmalar, grafen ve grafen oksit esaslı yarı geçirgen zarların azot gazından karbon dioksidi ayırabildiğini göstermiştir. Bu zarlar, gazların geçirgenliğini nem ile sağlayarak belirli gazları ayırabilme yeteneğine sahiptir. Özellikle karbon dioksidi ayırmak için kullanılan grafen esaslı zarlar, sera gazı emisyonlarını azaltmada önemli bir rol oynayabilir.

Diğer bir araştırma ise hidrojenden karbon dioksidi ve azottan hidrojeni ayırabilen grafen oksit esaslı bir zarın üretildiğini göstermektedir. Bu tip zarlar, su ıslahı gibi alanlarda kullanılabilecek ve gazları etkili bir şekilde ayırma potansiyeline sahip olabilirler.

Özellikle grafen esaslı zarların gaz ayırma teknolojisinde önemli bir gelişme olduğu belirtilmektedir. Grafen oksit veya grafen tabakaları ile üretilen zarlar, gaz ayırma işlemlerinde çok yönlü bir kullanım imkanı sunmaktadır. Bu tür yarı geçirgen zarların, gelecekte enerji verimliliği ve sera gazı azaltımı gibi alanlarda önemli bir rol oynaması beklenmektedir.

Kaynaklara göre yapılan bu araştırmalar, grafen esaslı zarların gaz ayırma teknolojisindeki potansiyelini göstermektedir. Bu tür inovasyonlar, gelecekte çevre dostu teknolojilerin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.