Çinli araştırmacılar, tıpkı gerçek yapraklar gibi güneşin hareketini takip edebilen yeni bir yapay yaprak türü geliştirdiler. Elektrik üretebilen ve potansiyel olarak suyu hidrojen ve oksijene ayırabilen bu yeni yaprak, yapay yaprak enerji üretiminde devrim yaratabilir. Yeni yapay yaprak, esnek güneş enerjili elektrotları koruyucu bir jel kaplamayla birleştiriyor. Ayrıca, sıcaklığa duyarlı bir polimere gömülmüş karbon nanotüplerden oluşan yenilikçi bir destekleyici yapıyı da içeriyor.
Yapay yaprak enerji verimliliğinde önemli bir aşamaya geldi
Yapay yaprak güneş ışığına maruz kaldığında, bu nanotüpler yerel olarak ısınır ve polimerin büzülmesine neden olur. Doğrudan güneş ışığına maruz kalmayan alanlar genişlemiş bir formda kalır ve bu da yaprağın bir ışık kaynağına doğru “eğilmesine” neden olur. Bu süreç, motorlara veya diğer cihazlara ihtiyaç duymadan yaprağın otomatik olarak ışık kaynağına bakmasını etkili bir şekilde sağlar. Bu mekanizma, enerji verimliliğini artırarak yapay yaprak enerji sistemlerinin daha efektif kullanılmasına olanak tanır. Araştırmacılara göre, bu mekanizma bitkilerin, özellikle Micranthemum glomeratum gibi suda yaşayan bitkilerin güneşi takip etme biçimine benzer.
Araştırmacılar, Advanced Functional Materials dergisinde yayımlanan eşlik eden makalelerinde, yeni yaprağın daha geleneksel sert sistemlere göre belirgin bir gelişme olduğunu gösterdiler. Örneğin, ışığa 45 derecelik bir açıyla bakıldığında, cihazın sabit alternatiflere göre yüzde 47 daha yüksek su ayırma verimliliği sağladığını buldular. Işık yaprağa 90 derecede çarparsa, izleme sistemi yüzde 866 daha fazla hidrojen ve oksijen yakıtı üretir. Yapay yaprak enerji üretimi açısından, yaprak, cam yerine hafif plastik üzerine fotoaktif maddeler yerleştirmek için yeni bir üretim tekniği kullanılarak geliştirildi. Ayrıca hidrojel kaplamalar kullanarak bitki hücresi sitoplazmasının yapay bir kopyasını oluşturdular.
Bu kaplama aynı zamanda geçirgendir ve suyun sisteme girmesine ve “atık” gazların sistemden çıkmasına izin verir. Çalışma sırasında, yaprağın fotoanotu (suyu parçalayan bir cihaz) 65 saatlik sürekli çalışmadan sonra aktivitesinin yüzde 73’ünü korudu. Doğadan ilham alınarak tasarlanan yapay yaprak, geleneksel güneş panellerinin ve diğer yapay yaprak enerji çözümlerinin sıklıkla zorlandığı su altı ortamında da olağanüstü bir performans sergiliyor.
