Güney Kore’deki Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (UNIST) araştırmacıları, ömrünü tamamlamış güneş panellerini değerlendirmenin yenilikçi bir yolunu keşfetti. Ekip, atık panellerden elde edilen silikonu kullanarak yüksek saflıkta hidrojen ve ikinci nesil batarya malzemeleri üretmeyi başardı. Bu yöntem, hem çevreye hem de enerji ekonomisine önemli katkılar sağlayabilecek türden bir yenilik olarak görülüyor.
Atık güneş panellerinden batarya malzemesi üretilmeye başlandı
Araştırmacılar, geleneksel olarak amonyaktan hidrojen elde etmek için kullanılan yüksek sıcaklıklı yöntemlerin aksine, mekanokimyasal bir süreç geliştirdi. “Mekanokimyasal NH₃–Si (MAS) reaksiyonu” adı verilen bu yöntem, yalnızca 50 °C gibi düşük bir sıcaklıkta çalışıyor ve kimyasal reaksiyonu başlatmak için ısı yerine mekanik enerji kullanıyor. Bu sayede enerji tüketimi büyük ölçüde azalırken, elde edilen hidrojenin saflığı %100 seviyesine ulaştı. Yani üretilen hidrojen doğrudan kullanılabilir hale geliyor, ek bir saflaştırma işlemine gerek kalmıyor.
Bu sürecin en çarpıcı yönü, hammadde olarak atık güneş panellerinden geri dönüştürülen silikonun kullanılması. Böylece hızla artan fotovoltaik atıklar değerlendirilirken, yenilenebilir enerji döngüsü içinde sürdürülebilir bir kaynak zinciri oluşturuluyor. Reaksiyon sürecinde yan ürün olarak açığa çıkan silisyum nitrür (Si₃N₄) ise yüksek performanslı lityum-iyon bataryalarda anot malzemesi olarak değerlendirilebiliyor. Laboratuvar testlerinde bu yöntemle saatte 102,5 mmol oranında hidrojen üretimi sağlanırken, silisyum nitrürle üretilen bataryaların 391,5 mAh/g kapasite, %80 kapasite koruma oranı ve %99,9 Coulomb verimliliği ile 1.000 çevrim sonunda dahi yüksek performans gösterdiği tespit edildi.
Ekonomik açıdan da oldukça umut verici olan süreçte, UNIST ekibinin hesaplamalarına göre hidrojen üretim maliyeti kilogram başına –7,14 ABD doları seviyesine kadar düşebiliyor. Bu durum, yöntemin yalnızca çevre dostu değil, aynı zamanda ekonomik olarak da kazançlı hale gelebileceğini ortaya koyuyor.
Araştırmacılara göre dünya, 2050 yılına kadar yaklaşık 80 milyon ton güneş paneli atığıyla karşı karşıya kalacak. UNIST’in geliştirdiği bu yeni teknoloji, hem bu devasa atık yükünü azaltma hem de yeşil hidrojen üretimini destekleme potansiyeli taşıyor.
Bu çalışma, atık yönetimi, hidrojen üretimi ve batarya teknolojilerini tek bir döngüde birleştirerek “döngüsel enerji ekonomisi” kavramına yeni bir boyut kazandırıyor. Eğer yöntem endüstriyel ölçekte uygulanabilir hale gelirse, gelecekte yenilenebilir enerji teknolojilerinin kendi atıklarını enerjiye dönüştürdüğü kapalı sistemlerin ortaya çıkması mümkün olabilir. Uzmanlara göre bu gelişme, yeşil hidrojen üretiminde devrim niteliğinde bir adım olabilir.