Katalog

KİMYA Bİ L İ M Y AYI N Güneş pilleri artık geceleri de çalışıyor Yeni gellştirilen fotoelektroklmyasal plller (PEC) ile güneş ışığı en verimli şeklldo klmyasal enerjlye dönüştürüldü. Çevirt Fatih Aksoy azık kı guneş ışığı dunyanın pek çok ülkesı Içın kolayca elde edllebilecek ve kullanılabılecek bır "meta" değıl ve bu nedenle de guneş enerjısınden yararlanmada çoğumuzun umit ettığı boyutlara varılamadı Ancak bugun, makul ölçüde guneş ışıöına sahip ıkı ülkenin kımyagerierl kimyasalreaksıyonu başlatmak ıçın güneş ışığı kullanan ve fotoatoktroklmyaul plll«r (PEC) adı venlen ıkı alet gelıştırmış durumdalar Kalıfornıyalı bır grup kımyacı bır PEC ıle güneş ışığını en verımlı şekılde kımyasal enerjıye dönuşturduğunu ılerı suruyor Bu arada Israıl'de bır başka kimyacılar grubu gece de çalışmaya devam eden bır alet gelıştırdı Biyoteknoloji ve Genetlk Mühendisliği Konusunda Önemll Bir Yapıt Biyoteknoloji, Genetlk Mühendİ8İlğl ve İnsanlığın Geleceği Earl D Hanson ve Sandra Panem (Edltörler) V Yayınları, Ankara 1987 184 s Der ve Çev Dr Erhan Göksel ve Alâeddın Şenel. Biyoteknoloji, Genetlk Mühendlallğl ve İnsanlığın Geleceği: Yapıtın alt başhğında da belırtildığı gıbı rşkombinant DNA araştırmaları konusunda ABD'de düzenlenmiş ıkı sempozyuma sunulmuş bıtdirılerden derlenmış Sempozyumlann ilki 1982'de Earl O Hanson yönetimınde VVesleyan Unıversıtesı'nde, ikıncısı ıse Sandra Panem tarafından 1985'te Brookings Enstitusü'nde gerçekleştırılmiş. Dr. Erhan Göksel ve Alâeddın Şenel'ln bu sempozyum bıldırılerinden seçip çevirdikleri bildirilerden oluşan yapıt, genellıkle bıyoteknolojınin, özellıkle de rekombınant DNA araştırma yöntemlerinın bılımsel ve toplumsal boyutlarını (ve sorunlarını) ele alan, oldukça önemlı ve zamanlı bır yayın Bılındığı gıbı, DNA'nın yapısının 1950'lerde ortaya çıkarılması ıle biyolojide bır devrim gerekleştirilmış, o günden sonra yalnızca blrçok önde gelen biyolojı bılgıni değıl, bıyokımyadan tıbba kadar çok genış bır alanda çalışan birçok araştırmacı da, evrensel kalıtım mekanızmasını belırleyen bu çıfte sarmal yapıdakı molekülun özellıklerını ıncelemeye ağırlık vermişlerdı Bu araştırmalar sonucu, DNA'nın, türlerinin özelliklerini belirleyen proteinleri nasıl kotladığı bulunmuş, klmi durumlarda hangi özellıklerın ne tür genlerce belirlendiği oldukça yeterlı bır bıçımde ortaya konmuştu Bugun, DNA araştırmacılarının önundekı en önçmli projelerden bırı ınsanın kalıtım yapısını oluşturan kalıtsal atlasın ögelerını ortaya çıkarmaktır. Bu araştırmalar sırasında belırlı tür mıkroorganızmaların kimi kimyasal maddeleri uretecek 'mikroskopik fabrikalar'a dönuşturulmesı olanagı bulunduğu gıbi, degişik organızmaların DNA? lannın belırlı bolümlerinin bırleştıriierek yeni DNA kombınasyonları, bir başka deyişle yeni tür canhlann üretımi de gerçekleştlrildi. Rekombinant DNA adıyla bilinen bu teknığe ılişkın çalışmalar bugün yalnız ünlversitelerde değil, sayı ve etkinlikleri son yıllarda artmakta olan 'genetık fırmaları'nda da yoğun bir blçimde sürmekte Bıyolojıye yepyenı olanaklar sunan bu alanın bu yuzyılın en önemlı bılımsel gelışmelerı arasında bulunduğu kuşkusuz Ne var kı, doğaya doğrudan ve sonuçları önceden tumuyle kestirilemeyecek bır biçimde karışma anlamına gelen ve evrım sürecınde ınsanı artık etkin duruma getıren bu gelışmelerın gerek bılimsel gerek toplumsal sorunları da bırlikte getirdiği açık Blyoteknolojı, Genetlk Muhendıslığı ve İnsanlığın Geleceği, DNA ve rekombınant DNA alanı konusunda okurlara önemlı bilgiler sunduğu gıbı, önümuzdekı yıllarda çok daha yoğun etkınlığe tanık olacak bu alanın potansiyeli ve sorunları konusunda da aydınlatmakta Bu genış alanın önde gelen birçok uzmanının görüşlerine yer veren bu yapıt, kımı termınolojt hataları ve okumayı zaman zaman zorlaştıran çeviri sorunlarına karşın, bu alana önemli bir katkı nitelığınde Y Fotogalvanık guneş pıllerı gıbı PEC'ın de esası galyum arsenıd ya da kadmıyum selenıt tellur glbl yarılletken bir parçadır Bu maddelerı ışığa duyarlı hale getıren elektron yapılarıdır Yarıılelkenlerdekı elektronlar ıkı farklı enerjı durumunda bulunabilirler Düşük konumda elektronlar maddenın krıstal kafesının tek atomları ıle sarılmış durumdadır, bunlara değerhk bantı elektronları adı verllır iletme bandı olarak adlandınlan daha yuk sek konumda elektronlar tek atomlardan aynlabılecek ve maddenın knstal kafesının ıçınde dolaşabılecek kadar enerjıye sahıptirler Bu ıkı konum arasındakı enerjı farkına bant aralıgı denır Eğer yarııletken bır cısme çarpan protonların enerjısı bant aralığına uygunsa o zaman protonlar değer bandından iletme bandına bır elektron taşırlar Bu, değerlık bandında pozıtıf bır "delık" oluşmasına yol açar Hem elektron hem de "delık" hareketlı olduğunda ışık söz konusu maddeyı elektrıklı bır ıletken halıne getırır Ancak ortada bır engel vardır iletkenllk durumu, ancak elektronla "dellk" blrbirınden ayrı kaldığt surece devam eder Ikısı yenıden bırleşır bırleşmez yarıiletken cısım iletkenllk özellığını kaybeder Bunu önlemenın bırkaç yolu vardır Fızıkçıler bu sorunun ustesınden gelebılmek ıçın yarı ıletken cısme, farklı bant yapısına sahip bır başka yarııletken parça eklerler Ikı yarııletken bır araya gelınce (buna pn bağlantısı denır) bant eğılır ve bu durumda elektronlar aşağı doğru akarken delık" yukarıya doğru hareket eder Böylece elektronlarla "delık"ler bırbirinden ayrı tutulmuş olur Bır elektrık devresı oluşturmak uzere yarı FerroCement tekniği ile yapı elemanları nasıl olabilir? Yılmaz İdil ir yapı. esas olarak, blzl yukarkl dış etkllerden koruyarj^bır dam, danı ve tavanı tutan bır çatı, blzl yandan gelen dış etkılerden ayıran ve bu arada çatıyı da taşıyan duvarlar, katlı bına ıse döşemeler ve en sonda bunca ağırlığı taşıyan temelden oluşur Modern yapılarda, dam, tavan, döşeme ve duvarlar, genellıkle, ağaç, çelık ya da genellıkle demırlı betondan yapılmış bır çerçeve sıstemıne bağlanmış paneller bıçımındedır Bu paneller, uzerlerıne gelen yuklere gore çeşıtlı bıçimlerde dızayn edılırler Plak bıçımındekı döşemeler, çerçeve sıstemıne bağlı, bırbırlerı ne bıtışık ve yapışık bır suru tek yönlu ya da ıkı yönlü kırış (bazen de konsol) gıbı du şunulebilır Bu nedenle, onları da çerçeveye katmak doğru olabilir Kanımca, ferrocement uygulaması, alışılmış betonarme çerçevede önce duvarlar ve çatı kaplamasından başlamalı Ferrocement teknığı ıle duşunulmuş bır "çerçeve sıstemı dızayn ve hesap yöntemı' bulunmadan, kendimızı guvencede tutmanın en sağlıklı yolu budur Bu teknık, uzerınde pencere, kapı kasası ya da raf ve etajer gıbı, dolap gövdesı gıbı aksesuarları, prefabrık olarak yapılmış ıç ve dış hafıf duvarları vınçle yerlne çekıp monte etme kolaylıkları sağlar, ve kuşkusuz, blna öz ağırlığının çok azalmasına da neden olur Sandvıç Diçımınde yapılmış ıç ve dış duvarlar hem çok ınce hem de mukemmel ses ve ısı geçırımsiz|ıgıne sahip olacak bıçımde yapılır Bu da, yararlı kullanım alanını buyutur Bu devırde tuğla ya da brıket duvarlar, dekorasyon dışında, haylı komik oluyor Mımarlar ve ınşaatçılar çok tutucul Toplam 5 cm kalınlıkta olan bır ferrocement sandviç B dış duvar, ıç ve dış sıvalarla 25 cm'yi bulan bir tuğla dış duvara oranla on kez hafıf olabıldığı halde, ondan uç kat daha fazla yalıtkan olabilir Ayrıca, çok daha da ucuzdurl Çatı kaplaması ve makaslarını bu teknikle yaparsak, çatı akmaları ve çatı yangınları tarıhe karışır Ayrıca, istenırse, kıremıt kaplama zorunluluğu da ortadan kaldınlabılır Bına ıle entegre olan su deposu, genleşme tankı gıbı aksesuarlar da yapım sırasında çok kolayca hem de elemanları bınada ek dayanım sağlayacak bıçımde yapılabılır Keza, servıs bacalan, asansor bacaları bu yöntemle yapılabılır Ancak, ferro teknığının en büyük avantaıı, öyle sanıyorum kl, geniş açıklıklı çerçeve1er ve çok az sayıda kolonlar yapma oianağını veren çok çok hafıf 'kutu döşemeler" ya da "çıft plak" sıstemlerı oluşturma konusunda olacaktır Bu tur döşemeler, her tur lu bına donanımı ıçın çok buyuk dızayn ve bakım kolaylıkları ve yenılıklerı vaat etmektedır Yalnız, bu konunun proje ve laboratuvar araştırması aşamasından bır geçmesı, dızayn ve hesap yöntemlerinın geliştırilmesı, guvenlık standartlarının saptanması v b gı bı çalışmaların yapılması şart' öyle sanıyorum kı bır kulebına bu yöntemle, yalnızca dört adet buyük taşıyıcı kolona, oturtulmuş genış katlar halınde yapılabılır ve haylı de hafıf olabilir Bunun avantajları pek kolay görulebılır Ferrocement teknığı merdıvenler konusunda da hemen kullanılabılecek avantajlara sahıp Hem bına ıçı, hem de bına dışında, hele yangın merdıvenlerınde bu teknık, ucuz, sağlam, kolay çözümler sağlayabılır iletkenlerin diger ikı ucunu birteştirmek fotogalvanik pllin temel esasını oluşturur ve böylece ışık elektrık enerjısıne dönuşturulur Kimyacılar elektronla "delık"ın yenıden birleşmesını engellemek ıçın tnraz daha farklı bır yöntem kullanırlar Yarı ıletken cısim pozitlf ve negatif atomlar (katotlar ve anotlar) içeren bır eriyık olan elektrolitle temas ettırllir Bant aynı şekılde bukulur ancak şımdı artık yarııletken cısım bır elektrokımyasal pılın bır yarısı hallne gelmlştir Yarııletken clsmın türune bağlı olarak elektronlar ve "delık"ler ışık kullanılarak üretlllr ve elektrollte geçirılır Elektrolıtın ıçıne konmuş dığer elektrot pılın dışında yarııletken maddeye temas ettirilir ve devre tamamlanır Bu süreç PEC'i oluşturur, tum bunlar akım geçirecek bir pilin yapılmasını sağlar PEC'ler potansiyel olarak fotovoltajlı aletlerden daha çokyönlüdürler çunku guneş enerjısını depolayabılırler ve kımyasal yakıt ureterek elektrık elde edılmesını sağlarlar Kımyasal yakıt uretımı, elektrolıtın ıçınden geçen bır elektrik akımımn elektrdıze neden olmasıyla gerçekleşir Yanı, elektrotlardakı kımyasal tepkıme, yanabılen ya da pıllerde elektrık uretmekte kullanılabılır hldrojen gıbı kimyasal maddeler uretir Ayrıca PEC'lerı üretmek fotovoltajlı aletlerı uretmekten çok daha ucuzdur Ancak ışıkla harekete geçen bir yarııletkenın neden olduğu kımyasal tepkımelerın o yarı ılet kenın çözulmesıne yol açıyor olması esaslı bir sorun oluşturur Buna ışığın neden olduğu bır tur paslanma olan fotokorozyon denır Ayrıca bırbirinden ayrı durumdakı elektron ve "delık"lerde, yarıiletken ıle elektrolıt arasındakı bağlantı fotovoltajlı pn bağlantısından daha az verımlıdır Bu nedenle elektronlar ve "delık"ler yeniden bir araya gelırler ve pilın verımlılığı azalır Stanford Ünlversitesi'nden Nathan Lewis daha 1984'te, susuz elektrollte dayalı bır PEC ıle % 10 barajını aşmayı başardı Burada esas mesele suyun sısteme gırmesıne ya da yarııletken elektrodun paslanmaya baslamasına ızın vermemektı Levvıs'ın yenı PEC'ınde yarııletken madde olarak galyum arsenıd kullanılıyordu Yenıden bııieşme sorununun da kısmen de olsa ustesınden gelebılmek ıçın Lewıs yarılletken maddeyı, yuzeyıni püruzleştırmek ıçın, bır dakıkahğına osmiyum trıklond erıyığının ıçıne sokuyordu Osmiyum lyonları galyum arsenıdın yuzoyınde absorbe edıliyor ve "delık"lerın elektrolıt erlyığıne geçışı hızla nıyordu Levvıs elektrolıt oksıtlenmesı ve galyum arsenıd yuzeyının puruzsuzlestırılmesı kombınasyonunu PEC'ın performansını art tırmada temel bır rol oynadığını ilen sürüyor israıl'de ıse bir grup kımyacı enerjı depolayan bır PEC tasarladılar Bu PEC de ışığı yutan elektrot, tek bır yarııletken kadmıyum selenıt tellur krıstalıydı Elektrolıt sulu bir polısulfıd erıyığıydı ve zıt elektrodu bır kobalt sulfıd devreyı tamamhyordu Bu duzeneğe paralel durumda, geçırgen bır zarla bu sisteme bağlanmış bır pil kalay sulfıdden yapılmış bır elektrot ıçerıyordu Işık yarııletken kadmıyum selenid tellürü aydınlattığında aletln PEC olan yarısı % 11,8'lık solar dönuşum verımlilığı ıle bır vott tan fazla bır potansiyel enerjı uretir Bır yandan bu gerçekleşirken bır yandan da aletın depolama kısmı kalay sulfıd elektroduyla şarj olur Karanlıkta ya da ışık düzeyi belırlı bır sevıyenın altına duştuöunde pılın depo kısmı ener|iyı kalay sulfıd elektrodundan taşımaya başlar Bu durumda da alet geceleri de çalışmaya devam edebilir (N«w Sctentlst, 11.6.80) D