Basit Bir Hidrojen Yakıt Hücresi Nasıl Yapılır

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-21-2012

Basit bir hidrojen yakıt hücresi nasıl yapılır

Yakıt hücreleri, kimyasal reaksiyon yoluyla elektrik üreten ve yakıt olarak hidrojen, metanol gibi maddeler kullanan cihazlardır

Hidrojen yakıt hücreleri yan ürün olarak sadece su üreten son derece çevre dostu cihazlardır

Hidrojen yakıt hücreleri ilk olarak uzay mekikleri ve diğer yüksek teknoloji uygulamalarında temiz ve etkili güç kaynağı gerekli olduğu zaman kullanılmaya başlandı

Ama günümüzde hidrojen yakıt hücreleriyle çalışan arabalarla, otobüslerle seyahat ediyoruz

Sizde evinizde 10 dakikada basit bir hidrojen yakıt hücresi nasıl yapılır öğrenecek ve hidrojenle oksijen birleşerek nasıl temiz bir elektirik enerjisi üretir kendi gözlerinizle göreceksiniz

Malzemeler:

* 38 cm uzunluğunda platin kaplı nikel tel veya saf platin tel
* Bir adet tahta çubuk

Magnum dondurmalarının çubukları olabilir
* 9 voltluk pile uygun uçlu kablo
* Bir adet 9 voltluk pil
* Biraz bant
* Bir bardak su
* Bir adet voltmetre

Yapılışı:

Öncelikle platin kaplı teli 2 parçaya kesin ve her iki parçayıda bir tornavida ya da çivi yardımıyla sarmal hale getirin

Bu ikisi bizim yakıt hücremizin elektrotları olacak

İkinci aşamada kabloların iki tarafını da ikiye kesiyoruz ve kesik uçların izolasyonlarını sıyırıyoruz

Daha sonra resimde görüldüğü gibi çıplak uçları platin elektrotların üzerinde büküyoruz ve hepsini tahata çubuğa yapıştırıyoruz

Son olarak çubuğu bir bardak suyun üzerine elektrotlar büyük oranda suya girecek kadar yapıştırıyoruz

Büktüğümüz kablo uçları suya kesinlikle değmemeli

Yani sadece platin tel suyun içinde olmalı

Şimdi kırmızı kabloyu voltmetrenin pozitif terminaline bağlıyoruz ve siyah kabloyu da negatif terminaline bağlıyoruz

Bu noktada voltmetre “0” voltu okumalıdır

0,01 gibi çok ufak değerdeki bir voltaj da kabul edilebilir

Yakıt hücremiz artık tamamlandı

Yakıt hücremizi çalıştırmak için hidrojen baloncuklarının bir elektroda, oksijen baloncuklarının da diğer elektroda tutunmasını sağlamamız gerekir

Bunun sağlamanın çok kolay bir yolu var

9 voltluk pili klipse değdirip çekmek yeterli olacaktır

Pili klipse değdirmek elektroliz adı verilen bir işlemin oluşmasına yani suyun atomları olan hidrojen ve oksijene ayrışmasına neden olacaktır

Pil takılıyken elektrotlarda baloncuklar oluştuğunu görebilirsiniz

İşte bunlar hidrojen ve oksijen baloncuklarıdır

Şimdi pili çıkartıyoruz

Eğer platin tel kullanmıyor olsaydık voltajın tekrar “0” değerine düşmesini beklerdik çünkü artık herhangi bir elektrik kaynağıyla bağlantımız yok

Fakat voltaj “0” değerine düşmüyor

Platin katalizör görevi görerek hidrojen ve oksijenin tekrar birleşmesini sağlar

Hidroliz reaksiyonu tersine döner

Hücreye elektrik vererek suyu ayırmak yerine hidrojen ve oksijen birleşerek tekrar su oluşturur ve elektrik üretir

Yakıt hücremizden ilk başta 2 volta yakın bir değer alırız

Baloncuklar patladıkça, suyun içerisinde çözüldükçe veya reaksiyon tarafından kullanıldıkça voltaj düşer

Voltaj ilk başta hızlı düşer daha sonra düşüş yavaşlar

Birkaç dakika sonra baloncuklar sadece elektrik üretmek amacıyla reaksiyon tarafından kullanıldığından voltaj daha yavaş düşmeye başlar

Gördüğünüz üzere 9 voltluk pilden elde ettiğimiz enerjiyi hidrojen ve oksijen baloncukları olarak depoluyoruz

Hidrojen ve oksijeni farklı bir kaynaktan elektrotlara besleyerekte elektrik alabiliriz

Yada gün boyunca bir güneş paneli yardımıyla elektroliz yaparak elde ettiğimiz hidrojen ve oksijeni gece elektrik üretmek için kullanabiliriz

Dahası gazları elektrikle çalışan arabalardaki yüksek basınçlı bir tankta depolayıp, arabanın ihtiyacı olduğu elektiriği yakıt hücresinden üretmesini sağlayabiliriz

Nasıl oluyor?

Bu projede süregelen iki konu var

Birincisi elektroliz yani suyun hidrojen ve oksijene ayrışması ve ikincisi bu gazların tekrar birleşerek elektrik üretmesi

Pilin negatif kutbuna bağlı olan elektrot pil tarafından itilen elektronlara sahiptir

Buradaki dört elektron dört su molekülüyle birleşir

Bu dört su molekülünün her biri iki molekül hidrojen oluşturmak için bir molekül hidrojen atomu bırakır ve geriye dört negatif yüklü OH- iyonu salar

Hidrojen gazı elektrotda baloncuk şeklinde ortaya çıkar ve negatif yüklüler negatif yüklü elektrottan göç ederler

Diğer elektrotta pilin pozitif kutbu su moleküllerinden elektronları çeker

Su molekülleri pozitif yüklü hidrojen atomlarına ve oksijen moleküllerine ayrışır

Oksijen molekülleri baloncuk şeklinde toplanır ve protonlar pozitif yüklü elektrottan göç ederler

Protonlar negatif elektrottaki OH- iyonlarıyla birleşerek tekrar su moleküllerini oluştururlar

Yakıt Hücresi

Pili çıkarttığımız zaman baloncuk şeklinde elektroda tutunan hidrojen molekülleri platinin katalitik özelliğiyle kırılarak pozitif yüklü hidrojen iyonlarını (H+ veya proton da denir) ve elektronları oluşturur

Diğer elektrotta platin yüzeye tutunan oksijen baloncukları metalden elektron çeker ve daha sonra sudaki hidrojen iyonalarıyla( diğer elektrottaki reaksiyondan) su oluşturmak için birleşir

Oksijen elektrodu her oksijen molekülü için iki elektron kaybetti

Hidrojen elektrodu her hidrojen molekülünden iki elektron kazandı

Hidrojen elektrodundaki elektronlar pozitif yüklü oksijen elektroduna çekildi

Elektronlar sudan çok metalden daha iyi geçtiklerinden teli tercih ederler ve elektrik akımını telden alırız

Teldeki elektrikte bir ampulu aydınlatmada kullanılabilir

10-21-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	Basit Bir Hidrojen Yakıt Hücresi Nasıl Yapılır Basit bir hidrojen yakıt hücresi nasıl yapılır Yakıt hücreleri, kimyasal reaksiyon yoluyla elektrik üreten ve yakıt olarak hidrojen, metanol gibi maddeler kullanan cihazlardır Hidrojen yakıt hücreleri yan ürün olarak sadece su üreten son derece çevre dostu cihazlardır Hidrojen yakıt hücreleri ilk olarak uzay mekikleri ve diğer yüksek teknoloji uygulamalarında temiz ve etkili güç kaynağı gerekli olduğu zaman kullanılmaya başlandı Ama günümüzde hidrojen yakıt hücreleriyle çalışan arabalarla, otobüslerle seyahat ediyoruz Sizde evinizde 10 dakikada basit bir hidrojen yakıt hücresi nasıl yapılır öğrenecek ve hidrojenle oksijen birleşerek nasıl temiz bir elektirik enerjisi üretir kendi gözlerinizle göreceksiniz Malzemeler: * 38 cm uzunluğunda platin kaplı nikel tel veya saf platin tel * Bir adet tahta çubuk Magnum dondurmalarının çubukları olabilir * 9 voltluk pile uygun uçlu kablo * Bir adet 9 voltluk pil * Biraz bant * Bir bardak su * Bir adet voltmetre Yapılışı: Öncelikle platin kaplı teli 2 parçaya kesin ve her iki parçayıda bir tornavida ya da çivi yardımıyla sarmal hale getirin Bu ikisi bizim yakıt hücremizin elektrotları olacak İkinci aşamada kabloların iki tarafını da ikiye kesiyoruz ve kesik uçların izolasyonlarını sıyırıyoruz Daha sonra resimde görüldüğü gibi çıplak uçları platin elektrotların üzerinde büküyoruz ve hepsini tahata çubuğa yapıştırıyoruz Son olarak çubuğu bir bardak suyun üzerine elektrotlar büyük oranda suya girecek kadar yapıştırıyoruz Büktüğümüz kablo uçları suya kesinlikle değmemeli Yani sadece platin tel suyun içinde olmalı Şimdi kırmızı kabloyu voltmetrenin pozitif terminaline bağlıyoruz ve siyah kabloyu da negatif terminaline bağlıyoruz Bu noktada voltmetre “0” voltu okumalıdır 0,01 gibi çok ufak değerdeki bir voltaj da kabul edilebilir Yakıt hücremiz artık tamamlandı Yakıt hücremizi çalıştırmak için hidrojen baloncuklarının bir elektroda, oksijen baloncuklarının da diğer elektroda tutunmasını sağlamamız gerekir Bunun sağlamanın çok kolay bir yolu var 9 voltluk pili klipse değdirip çekmek yeterli olacaktır Pili klipse değdirmek elektroliz adı verilen bir işlemin oluşmasına yani suyun atomları olan hidrojen ve oksijene ayrışmasına neden olacaktır Pil takılıyken elektrotlarda baloncuklar oluştuğunu görebilirsiniz İşte bunlar hidrojen ve oksijen baloncuklarıdır Şimdi pili çıkartıyoruz Eğer platin tel kullanmıyor olsaydık voltajın tekrar “0” değerine düşmesini beklerdik çünkü artık herhangi bir elektrik kaynağıyla bağlantımız yok Fakat voltaj “0” değerine düşmüyor Platin katalizör görevi görerek hidrojen ve oksijenin tekrar birleşmesini sağlar Hidroliz reaksiyonu tersine döner Hücreye elektrik vererek suyu ayırmak yerine hidrojen ve oksijen birleşerek tekrar su oluşturur ve elektrik üretir Yakıt hücremizden ilk başta 2 volta yakın bir değer alırız Baloncuklar patladıkça, suyun içerisinde çözüldükçe veya reaksiyon tarafından kullanıldıkça voltaj düşer Voltaj ilk başta hızlı düşer daha sonra düşüş yavaşlar Birkaç dakika sonra baloncuklar sadece elektrik üretmek amacıyla reaksiyon tarafından kullanıldığından voltaj daha yavaş düşmeye başlar Gördüğünüz üzere 9 voltluk pilden elde ettiğimiz enerjiyi hidrojen ve oksijen baloncukları olarak depoluyoruz Hidrojen ve oksijeni farklı bir kaynaktan elektrotlara besleyerekte elektrik alabiliriz Yada gün boyunca bir güneş paneli yardımıyla elektroliz yaparak elde ettiğimiz hidrojen ve oksijeni gece elektrik üretmek için kullanabiliriz Dahası gazları elektrikle çalışan arabalardaki yüksek basınçlı bir tankta depolayıp, arabanın ihtiyacı olduğu elektiriği yakıt hücresinden üretmesini sağlayabiliriz Nasıl oluyor? Bu projede süregelen iki konu var Birincisi elektroliz yani suyun hidrojen ve oksijene ayrışması ve ikincisi bu gazların tekrar birleşerek elektrik üretmesi Pilin negatif kutbuna bağlı olan elektrot pil tarafından itilen elektronlara sahiptir Buradaki dört elektron dört su molekülüyle birleşir Bu dört su molekülünün her biri iki molekül hidrojen oluşturmak için bir molekül hidrojen atomu bırakır ve geriye dört negatif yüklü OH- iyonu salar Hidrojen gazı elektrotda baloncuk şeklinde ortaya çıkar ve negatif yüklüler negatif yüklü elektrottan göç ederler Diğer elektrotta pilin pozitif kutbu su moleküllerinden elektronları çeker Su molekülleri pozitif yüklü hidrojen atomlarına ve oksijen moleküllerine ayrışır Oksijen molekülleri baloncuk şeklinde toplanır ve protonlar pozitif yüklü elektrottan göç ederler Protonlar negatif elektrottaki OH- iyonlarıyla birleşerek tekrar su moleküllerini oluştururlar Yakıt Hücresi Pili çıkarttığımız zaman baloncuk şeklinde elektroda tutunan hidrojen molekülleri platinin katalitik özelliğiyle kırılarak pozitif yüklü hidrojen iyonlarını (H+ veya proton da denir) ve elektronları oluşturur Diğer elektrotta platin yüzeye tutunan oksijen baloncukları metalden elektron çeker ve daha sonra sudaki hidrojen iyonalarıyla( diğer elektrottaki reaksiyondan) su oluşturmak için birleşir Oksijen elektrodu her oksijen molekülü için iki elektron kaybetti Hidrojen elektrodu her hidrojen molekülünden iki elektron kazandı Hidrojen elektrodundaki elektronlar pozitif yüklü oksijen elektroduna çekildi Elektronlar sudan çok metalden daha iyi geçtiklerinden teli tercih ederler ve elektrik akımını telden alırız Teldeki elektrikte bir ampulu aydınlatmada kullanılabilir