Çinli Astronotlar Yörüngede Roket Yakıtı Üretiyor

Yapay fotosentez, fabrikalardan ve enerji santrallerinden yayılan karbondioksiti kimyasal ürünler için ham madde olarak kullanarak sera gazı emisyonlarını azaltmak için umut verici bir yaklaşımdır. Temiz hidrojen, güneş enerjisi kullanılarak sudan üretilmektedir. Mitsubishi Kimyasalları (MCC), Japonya Yapay Fotosentezde Kimyasal Süreçler Teknolojisi Araştırma Derneği'nin bir üyesi olarak, Yeni Enerji ve Endüstriyel Teknoloji Geliştirme Organizasyonu (NEDO) tarafından yürütülen yapay fotosentez projesine katılmış ve bu projeyi yerel kimya üreticileri, üniversiteler, ulusal enstitüler ve diğer araştırma kuruluşlarıyla birlikte geliştirmeye devam etmektedir. Yapay fotosentez sürecinde güneş enerjisi sudan hidrojen üretmek için kullanılır. Hidrojen ve fabrikalar ile enerji santrallerinden yayılan karbondioksiti kullanarak olefin üretmek, önceden karbondioksit salınımı yapan kimyasal ürün üretim süreçlerinde karbon yakalama yönünde önemli bir değişim yaratacaktır. Mitsubishi Kimyasalları (MCC), üç aşamalı yapay fotosentez sürecinin tüm aşamaları için teknoloji geliştirmiştir.

Yapay Fotosentez Sürecinde Üç Süreç

1. Güneş Işığı ve Bir Fotokatalizör Kullanarak Su Moleküllerini Oksijen ve Hidrojen Olarak Ayırma

Suyun hidrojen ve oksijene dönüştürülmesi sürecinde, fotokatalizör kritik bir rol oynamaktadır. Işık, tabaka şeklinde olan ve suya batırılmış katalizöre yönlendirilerek suyun hidrojen ve oksijene ayrılması sağlanır, üstelik elektriksiz. Bu sürecin dikkat çekici bir özelliği, üretim sırasında güneş enerjisi kullanımı sayesinde hiç karbondioksit yaymamasıdır. Yapay fotosentezde, enerji dönüşüm verim oranı kritik öneme sahiptir — bu oran, güneş enerjisi kullanılarak hidrojen üretirken enerjinin ne kadar verimli bir şekilde dönüştüğünü gösterir. Şu anda, 2024'e kadar %4 ve 2030'a kadar %10 enerji dönüşüm verim oranı sağlamak amacıyla büyük boyutlu bir fotokatalizör tabakası kullanılarak maliyetlerin azaltılması beklenen araştırmalar yürütülmektedir. Tabaka, on binlerce metrekarelik bir dış test alanında verim oranları için test edilmektedir. Yapay fotosentezi uygulamadan önce, projenin fotokatalizörü dünya çapında lider bir teknoloji olarak önemli bir dikkat çekmişti.

2. Hidrojen ve Oksijenin Karışık Gaz Salınımından Hidrojeni İzole Etmek İçin Bir Ayırma Zarı Kullanma:

Hidrojen ve oksijenin karışık gazları patlayıcı derecede reaktiftir, bu nedenle hidrojeni oksijenden güvenli ve verimli bir şekilde ayırmak kritik öneme sahiptir. Bu projede, karışık gazdan hidrojeni ayırmak için yüksek performanslı bir ayırma zarı geliştirilmesinin yanı sıra, son derece güvenli bir ayırma ünitesi de geliştirilmektedir.

3. Hidrojen ve Karbondioksit Arasında Reaksiyonu Sağlamak İçin Bir Katalizör Kullanma

Ayrılan hidrojenin karbondioksitle reaksiyona girmesiyle elde edilen olefin üretimi için yapay bir katalizör kritik öneme sahiptir. Yüksek verimlilik ve çıktı seviyelerine ulaşmak için katalitik ve süreç teknolojileri geliştirilmiştir ve kavram kanıtı başarıyla küçük deneysel ölçekte gösterilmiştir. Dolayısıyla, bu süreçler seti kullanılarak üretilen olefin, plastik üretimi için ham madde haline gelmektedir. Yapay fotosentez bazlı ham kimyasal malzemelerin ticari geliştirilmesi, NEDO tarafından Şubat 2022'de bir Yeşil İnovasyon Fonu projesi olarak seçildi ve yapay fotosentez projesi bir sonraki sosyal uygulama aşamasına geçti. Karbon nötrlüğüne ulaşmak için, MCC hammaddeleri petrolden geçiş yaparak karbondioksit kullanarak plastik üretimi için teknolojinin gelişimini hızlandıracak, petrokimyasal üretim teknolojisini, katalizör geliştirme teknolojisini ve projeye katılan üniversiteler ve diğer araştırma enstitüleri ile işbirliği içinde geliştirilen diğer teknolojilerini kullanarak.

Uzayda İlk Kez Yapay Fotosentez Operasyonu

Çinli astronotlar, Tiangong uzay istasyonunda yapay fotosentez süreci aracılığıyla oksijen ve roket yakıtı üretmeyi başardılar. Çinli astronotlar, ilk kez uzayda "yapay fotosentez" kullanarak oksijen ve roket yakıtı üretiyor. Son dönemlerde, Çinli astronotlar yeni bir "yapay fotosentez" biçimi kullanarak oksijen ve roket yakıtı ürettiler. Bu yenilikçi teknik, nispeten basit ekipman ve az enerji gerektiriyor ve nihayetinde önümüzdeki on yıl içinde tamamlanması beklenen planlı Çin'in ay üssünde kullanılabilir, Live Science raporuna göre.

Çinli Astronotlar Yapay Fotosentezi Nasıl Gerçekleştirdi?

Çin'in Tiangong uzay istasyonunda bulunan Shenzhou-19 ekibi üyeleri, Çincede "Cennetin Sarayı" anlamına gelen yeni deneyler gerçekleştirdi. Aralık 2022'den beri düşük dünya yörüngesinde tamamen faal olan uzay istasyonu, ilginç mühendisliğe göre, 2015'ten beri geliştirilen yapay fotosentez teknolojisinde "yarı iletken bir katalizör" ve temel bir 'merdiven benzeri' cihaz kullanarak karbondioksit ve suyu oksijen ve roket yakıtı bileşenlerine dönüştürür. Bu süreç, bitkilerin fotosentez yoluyla doğal olarak glukoz üretmesine benzer, ancak roket yakıtı üretilmez. Bu teknoloji, kontrollü ortamlarda veya dünya dışı ortamlarda oksijen ve karbon yakıt üretmek için karbon dioksit kaynaklarını kullanarak yeşil bitkilerin doğal fotosentezini mühendislik fiziksel ve kimyasal yöntemlerle taklit eder, CCTV tarafından 19 Ocak'ta bildirildiği gibi. Bu çalışma, Live Science raporuna göre, uzayda insan yaşamı ve keşfi için kritik teknik destek sağlaması beklenmektedir. Bu teknolojinin detaylı bilgileri henüz açıklanmamış olsa da, South China Morning Post'taki bir gönderiye göre, Uluslararası Uzay İstasyonu'nda su elektrolizi yoluyla oksijen üretme sürecinden belirtilen enerji tüketimi önemli ölçüde daha azdır.