Dünyaya Tamamen Temiz, Yenilenebilir Enerji Verebilecek Bir Bilmeceyi Çözme

Trinity College Dublin'den bilim adamları, dünyanın tamamen yenilenebilir, temiz enerjisini sağlayacak olan bir bilmecenin çözülmesine yönelik dev bir adım attılar;

Dünyaya Tamamen Temiz, Yenilenebilir Enerji Verebilecek Bir Bilmeceyi Çözme
Dünyaya Tamamen Temiz, Yenilenebilir Enerji Verebilecek Bir Bilmeceyi Çözme

Trinity College Dublin'den bilim adamları, dünyanın tamamen yenilenebilir, temiz enerjisini sağlayacak olan bir bilmecenin çözülmesine yönelik dev bir adım attılar;

İnsanlığın karbondioksit (CO2) emisyonlarını azaltmak, tartışmasız 21. yüzyılın medeniyetinin karşılaştığı en büyük zorluktur - özellikle artan küresel nüfus ve beraberinde gelen artan enerji talepleri göz önüne alındığında.

Bir umut ışığı, daha sonra yakıt hücrelerinde depolanıp kullanılabilecek enerji bakımından zengin hidrojen (H2) üretmek için suyu (H20) bölmek için yenilenebilir elektriği kullanabileceğimiz düşüncesidir. Bu, rüzgar ve güneş enerjisi kaynaklarının suyu ayırmak için elektrik ürettiği bir durumda özellikle ilginç bir olasılıktır, çünkü bu yenilenebilir kaynaklar mevcut olmadığında kullanılmak üzere enerji depolamamıza izin verir.

Ancak asıl sorun, suyun çok kararlı olması ve ayrılması için çok fazla enerji gerektirmesidir. Temizlenmesi özellikle önemli bir engel, H2'nin üretilmesi için suyun ayrılmasındaki tıkanıklık reaksiyonu olan oksijen üretimi ile ilişkili enerji veya “aşırı potansiyel” dir.

Her ne kadar bazı elementler Rutenyum veya İridyum (periyodik tablonun sözde soy metallerinden ikisi) gibi suyu ayırmada etkili olsalar da, bunlar ticari olarak ticari olarak pahalıdır. Diğer, daha ucuz seçenekler, etkinlikleri ve / veya sağlamlıkları bakımından acı çekmeye meyillidir. Aslında, şu anda, hiç kimse maliyet-etkin, oldukça aktif ve önemli bir süre boyunca dayanıklı katalizörler keşfetmedi.

Peki, böyle bir bilmeceyi nasıl çözersiniz? Laboratuvar önlüğü, gözlük, beher ve komik kokular hayal etmeden önce durun; bu çalışma tamamen bir bilgisayar aracılığıyla yapıldı.

Kimyagerleri ve teorik fizikçileri bir araya getirerek, Trinity ekibinin en son buluşu birleştiren kimyası, katalizin “kutsal kâselerinden” birini bulmak için çok güçlü bilgisayarlarla zekidir.

Profesör Max García-Melchor başkanlığındaki ekip, oksijen üreten molekülleri araştırırken çok önemli bir keşif yaptı: Bilim, daha reaktif katalizörlerin bazılarının aktivitesini küçümsüyordu ve sonuç olarak korkunç "aşırı potansiyel" engelini artık daha kolay görünüyor temizlemek için. Ayrıca, su bölme katalizörlerinin etkinliğini tahmin etmek için kullanılan uzun kabul görmüş bir teorik modelin rafine edilmesinde, insanların (veya süper bilgisayarların) zor “yeşil mermi” katalizörünü aramasını çok daha kolay hale getirdiler.

Profesör Max Garcia-Melchor ve Ph.D. Aday, Michael Craig, Trinity College Dublin 'yeşil kurşun' katalizörünü arıyor. Kredi: Trinity Koleji Dublin

Lider yazar Michael Craig, Trinity, bu anlayışı kullanması için heyecanlı. Dedi ki: “Şimdi neyi optimize etmemiz gerektiğini biliyoruz, bu yüzden sadece doğru kombinasyonları bulma durumu.” Dedi.

Ekip şimdi, sonsuz sayıda kombinasyonun hangisinin en büyük sözü verdiğini değerlendirmeden önce, erimiş bir tencereye çok sayıda toprakta bol miktarda metal ve ligand (katalizörler oluşturmak için bunları bir arada tutan) koymak için yapay zekayı kullanmayı hedefliyor.

Kombinasyonda, bir zamanlar boş bir tuval gibi görünen şey, takım ideal katalizörlerin tasarımı için temel prensipler belirlediği için sayıları boyaya benziyor.

Profesör Max García-Melchor şunları ekledi: “Yeşil enerji çözümleri bulmak için giderek daha acil bir ihtiyaç olduğu göz önüne alındığında, bilim adamlarının bir süredir suyu elektrokimyasal olarak maliyet etkin bir şekilde bölmemize izin verecek büyülü bir katalizör arayışı içinde olması şaşırtıcı değil. güvenilir yol. Bununla birlikte, daha önce böyle bir avın samanlıkta iğne aramaya benzer olduğunu söylemek abartı olmaz. Henüz bitirme çizgisinin üzerinde değiliz, ancak samanlık alanının boyutunu önemli ölçüde azalttık ve yapay zekanın geri kalan otların çoğunu temizlememize yardımcı olacağına inanıyoruz. ”

Ayrıca, “Bu araştırma bir çok nedenden ötürü oldukça heyecan verici ve dünyayı daha sürdürülebilir bir yer haline getirmede rol oynamak inanılmaz olurdu. Ek olarak, bu, farklı disiplinlerden araştırmacılar her birimizi etkileyen bir sorunu çözmeye çalışmak için uzmanlıklarını uygulamak için bir araya geldiklerinde ne olabileceğini göstermektedir. ”


Profesör Max García-Melchor, Trinity'de Kimya Mühendisi Yardımcı Doçenti ve önde gelen uluslararası bir dergide Nature Communications dergisinde yayımlanan önemli araştırmalar üzerine kıdemli yazardır.

Referans: “Sıfır yakın potansiyele sahip moleküler su oksidasyon katalizörlerinin rasyonel tasarımı için evrensel ölçeklendirme ilişkileri”, Michael John Craig, Gabriel Coulter, Eoin Dolan, Joaquín Soriano-López, Eric Mates-Torres, Wolfgang Schmitt ve Max García-Melchor 8 Kasım 2019, Doğa İletişimi.

İşbirliği yapan yazarlar arasında eskiden Trinity’den olan ve şimdi Cambridge Üniversitesi’nde MSc için okuyan Gabriel Coulter; Eoin Dolan eskiden Trinity'den ve şimdi Paris'te Erasmus Mundus ortak yüksek lisans derecesini tamamladı; Dr. Joaquín Soriano-Lòpez, Trinity Kimya Okulu'nda MSCA-Edge üyesi; Eric Mates, Trinity'nin Kimya Okulu'nda doktora adayı ve Trinity'nin Kimya Okulu'ndan Profesör Wolfgang Schmitt.

Araştırma, İrlanda'nın en gelişmiş süper bilgisayar tesisinde ekibin 4.500.000 CPU saatinden yararlanacağı Bilim Vakfı İrlanda ve İrlanda İleri Teknoloji Hesaplama Merkezi (ICHEC) tarafından desteklendi.