Yakıt Pili Nedir?

4Proton Değişim Membranlı Yakıt Pili (PEMFC)
PEMFC’ler 1960’ların başında General Electric tarafından icat edilmiştirKatı polimer elektrolitli yakıt hücresi olarak ta adlandırılırBu tip yakıt hücrelerinde proton(hidrojen iyonu) geçirebilen membranlar kullanılmaktadır
PEM yakıt pili,platin ile kaplanmış iki elektrotun arasına preslenmiş perflorlu sülfönik asit polimerler gibi proton ileten bir katı elektrolitten oluşurBuradaki elektrolit anot ile katot arasında bir gaz sütunu oluşturarak anottan katoda doğru hidrojen iyonlarının taşınmasını sağlarPolimer elektrolite gaz elektrotlarda bulunan gaz difüzyon kanalcıklarından oluşurAynı zamanda bu kanallar elektrik akımını toplama görevini de üstlenirPEM’lerin çalışma sıcaklığı 80-90 ºC gibi çok düşük sıcaklıklarda ve çalışma basınçları da 1-8 atm basınç arasındadırBu tip yakıt hücreleri belli bir nem oranında hidrojen ve oksijen ile çalışabilmektedir
PEM’ler 350 mW/cm² gibi yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir ve şu anda ticari olarak 100-500 W güç aralığında elde edilebilir durumdadırlarYatırım maliyetleri de 5000-13000 $ arasında değişmektedirMembran ve katalizör maliyetlerindeki düşüş ile ve seri üretime geçilmesi durumunda bu maliyetler 10-20 kat aşağıya inebilecektir
Yüksek güç yoğunluğu,hızlı ve çabuk marş yapabilme ve değişken güç çıkışına uygun olması PEM’lerin ulaşım alanında kullanılabilmesini uygun kılmaktadır



PEM Yakıt Hücresinin Çalışma Şekli



Bir PEM Yığını(Stack)



Bir Membran Yığın İçine Yerleştirilirken



Proton Değişim Membranlı yakıt pili şematik gösterimi
PEM) Yakıt hücresi çalışma mekanizması suyun elektrolizinin tam tersidir Yakıt
hücresi için reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir



Bu reaksiyon sonucunda elektrik, su ve bir miktar ısı açığa çıkar Açığa çıkan bu ısı
miktarı evsel veya herhangi bir uygulama için kullanılarak yakıt hücresinden elde edilen
toplam verim arttırılabilir

5Eriyik Karbonatlı Yakıt Pili(MCFC)
MCFC’ler 600-650 ºC sıcaklıkta çalışır ve son dönemlerde geliştirilen ikinci jenerasyon yakıt pillerindendirAnotta CO2’ce zengin gaz ürün ve H2O üretimi sağlanır, CO2 katota giren hava ile karıştırılmak üzere gönderilir
MCFC işletim sıcaklığı yüksek olması nedeniyle değerli atık ısı,proses ısısı ve kojenarasyon amaçlı olarak kullanılabilirEn önemli avantajları hücre içindeki kendi atık ısısı desülfürizasyondan geçmiş metanın anot odasında hidrojene dönüştürülmesi için doğrudan kullanılabilmektedirMCFC’ler için hedeflenen yatırım maliyeti 1000 $/kW seviyesindedir

[IMG]


[/IMG]
Eriyik Karbonatlı Yakıt Pili Şematik Gösterimi
Yakıt Hücrelerinin Karşılaştırılması



Yakıt hücreleri ürettikleri ısı,kullandıkları elektrolit,ürettikleri güç gibi verilerle karşılaştırılabilirlerAşağıdaki tabloda yukarıda anlatılan 5 adet yakıt pilinin özellikleri karşılaştırılmıştır

Aşağıdaki grafikte PEM ile SOFC yakıt pillerinin,buhar türbini,seramik gaz türbini ve dizel yakıt ile elektrik üretimi koşullarında karşılaştırılması yapılmıştır



Gelecekteki Elektrik Santrallerinin Verim Oranları
Aşağıdaki tabloda ise 3 farlı yakıt tipine sahip otomobillerin verim oranları karşılaştırmalı olarak verilmiştir



Otto, Diesel ve Yakıt Hücreli Araçların Verim Karşılaştırması