Hidrojen Enerjisi

Hidrojen Enerjisi Nedir?

Hidrojen kainatta en bol bulunan elementtir. Kainatın %75’i hidrojenden oluşur. Çekirdeğinde sadece tek bir elektron bulunduğundan nükleer parçacıktan bir basamak yukarıdadır ve bu nedenle son derece reaktiftir. Dünyada serbest gaz olarak üretildiğinde, enerji yoğunluğu mevcut bütün fosil yakıtlardan çok daha fazladır (benzinin üç katıdır). Renksiz, kokusuz ve zehirsiz bir gaz olan hidrojen, jet yakıtından bile daha sıcak yanar ve atık olarak sadece ısı ve su buharı üretir.

hidrojen kullanımı

Küresel Enerjiye Yön Veren Güçler adlı kitapta Scott L. Montgomery hidrojen konusuna değinirken şu sözleri kullanır: “Farz edin ki yeni bir yakıt keşfedilecek ve bütün ateş yakma şekillerimizin yerini alacak. Öyle bir yakıt ki her türlü motoru çalıştırabilecek; bir yandan da çok çeşitli ölçeklerde elektrik üretebilecek; ısınmada, soğutmada, yemek pişiriminde kullanılabilecek; kısacası ulaşımda, endüstride, evlerde, işyerlerinde ve aklınıza daha ne gelirse her yerde kullanılabilecek.” Hidrojen enerjisi çok büyük umutlara gebe bir enerji kaynağıdır. Ancak saf H2 elde edilebilmesi için üretilmesi gerekir. Petrolün ve kömürün aksine, hidrojen doğada doğrudan çıkarılabilecek bir şekilde mevcut değildir.

Ayrıca hidrojenin alev alması için havadaki yoğunluğunun %4 ile %74 arasında olması gerekir ve bu da kesinlikle geniş bir aralıktır ancak hidrojen çok hafif olduğu için (havanın on dörtte biri)  çabucak dağılarak patlayıcılık özelliğini yitirir.

Hidrojen Üretimi

Hidrojenin doğada hazır olarak bulunmadığını ve hidrojenin üretilmesi gerektiğini daha önce telaffuz etmiştik. Hidrojen çeşitli yollarla üretilebilmektedir: Doğalgaz veya biyokütleden; elektroliz ile sudan; nükleer reaktörlerin ürettiği yüksek sıcaklıklardan faydalanılarak termokimyasal yöntemlerle sudan; gazlaştırma yöntemiyle kömürden.

Uzmanlara göre çeşitli çekincelerine rağmen H2 molekülünün yaygın olarak kullanılmasını sağlamak için düzeltim yöntemine ihtiyaç duyulabilir. Uzun vadede iki sebepten dolayı elektroliz yöntemi düzeltme işlemi için daha cazip gözükmektedir. Öncelikli avantajı elektroliz yöntemiyle son derece saf hidrojen elde edilir. İkinci avantajı ise nükleer enerji ve yenilenebilir yakıtlar gibi çevre kirliliği yaratmayan kaynaklardan elde edilen elektriği kullanarak çevreye azami düzeyde fayda sağlar. Yenilenebilir kaynakların kullanımı seçeneği öncelikle kesintili olarak üretilen enerjinin saklanması için bir çözüm sağlar. İkincisi ise, bu yöntemle H2 üretimi dünya üzerindeki hemen her koşulda yapılabilir hale gelir.

Hidrojeni Dönüştürme ve Uygulama Örnekleri

Hidrojenin özgün haliyle kullanımı konusunda mevcut olan bütün bu engeller nedeniyle, yakıt hücreleri hidrojenin önemli bir yakıt taşıyıcısı haline gelmesinde kritik rol oynayabilir. Yakıt hücreleri yüksek verimlilikte çalışırlar, az gürültü yaparlar, salınım düzeyleri düşüktür, küçük aygıtlardan büyük elektrik santrallerine kadar geniş bir yelpazede kullanılabilecek nitelikte elektrik üretirler.

Yakıt hücrelerinin çalışma prensibi şu şekildedir: Pilin bir ucundan hidrojen verilir (pozitif uç). Bu uçta bir katalizör, sadece pozitif yüklü protonları bırakarak elektronları ayırır. Elektronlar tellerle diğer uca (negatif uca) doğru hareket ederek elektrik akımı yaratır. Bu sırada protonlar, sadece pozitif iyonların geçişine izin veren özel bir elektrolit membrandan süzülür. Negatif uç oksijenle beslenir. Burada oksijen protonlar ve elektronlarla birleşerek su oluşturur. Su ise sistemden boşaltılır. Aslında bu süreç tersine işleyen elektroliz süreci gibidir. Bu teknoloji katalizör olarak görev yapan platine bağlıdır. Platin ise hem pahalı hem de az bulunan bir malzemedir.

hidrojen üretimi

Bazı tek olarak kullanılan yakıt hücreleri yaklaşık 1-2 volt civarında doğru akım üretirler. Dizüstü bilgisayarlardan (50-100 W), evlere (1-5 kW), araçlara (50-125 kW) ve büyük binalara kadar (yüzlerce kW) farklı gereksinimleri olan aygıtlara enerji sağlayabilmek için yığınlar halinde bir araya getirilebilirler.

Hidrojenin Depolanması ve Nakliye

Hidrojen söz konusu olduğunda en büyük sorunlar depolama ve nakliyedir. H2 molekülünü büyük ölçekte depolamak, henüz çözümü olmayan büyük bir sorundur. Bugün sıkıştırılmış ve sıvılaştırılmış hidrojenin depolandığı daha küçük ölçekli konteynırlar kompozit malzemelerden imal edilmiş silindirik tankları ve üst düzey yalıtımlı termoslu araçları içerirler. Bunlar pahalı ve ağır ancak güvenilir malzemelerdir. Engel oluşturan başka bir konu da H2 molekülünü depolamak için sıkıştırırken harcanan enerjidir.

Bir başka seçenek daha mevcuttur: Kimyasal depolama. Buradaki ana malzeme hidrittir. Metal hidrit, H2 molekülünü kendi örgü yapısı içerisinde esnek bir biçimde saklayabilen ve daha sonra ısı ya da basınç oranı değiştiğinde veya elektrik uygulandığında serbest bırakabilen bir alaşımdır. Gaz ile kıyaslandığında hidritler içerisinde daha yüksek yoğunluklarda H2 saklayabilir. Yine de hidritler bir hidrojen ekonomisi için yeterince gelişmiş düzeyde değildir. Yaygın biçimlerinde hidritler ağır, pahalı ve çok kolaylıkla başka maddelerden kirlenebilecek niteliktedirler.

Dosya Kilitli

Yazıyı .pdf olarak indirmek için Lütfen Giriş Yapın!

Etiketler
Daha Fazla Göster

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

enerji sistemleri
Başa dön tuşu
Kapalı
Kapalı

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen reklam engelleyiciyi devre dışı bırakarak bizi desteklemeyi düşünün