Yakıt Hücresi Verimlilik

Verimlilik
Yakıt hücresi verimliliği
Bir yakıtın verimliliği, o yakıttan ne kadar güç elde edildiğine bağlıdır Daha çok güç eldesi demek, daha fazla akım çekmek anlamına gelir ki bu da aslında o yakıt hücresindeki kayıpları arttırır Genel kural; "ne kadar fazla güç (akım) çekilirse, verim o kadar düşer" şeklindedir Kayıplar genellikle hücrede voltaj düşüşü şeklinde kendini gösterir Dolayısıyla, hücrenin verimi, voltajıyla orantılıdır Bu nedenle, yakıt hücrelerinin polarizasyon eğrileri (akım-potansiyel diyagramları) hücre hakkında önemli bir göstergedir 0,7 V ile çalışan bir hücrenin verimi yaklaşık %50 dir Bu, hidrojenin enerji içeriğinin %50 si elektrik enerjisine dönüştürülebiliyor, geri kalan %50 de ısıya dönüşüyor demektir Yakıt hücresi tasarımına göre, bir miktar yakıt reaksiyona girmeden de hücreyi terkediyor olabilir, ki bu da ilave kayıplar demektir
Standart şartlarda çalışan ve herhangi bir yakıt kaçağı olmayan bir yakıt ücresinde verim, reaksiyonun entalpisi esasına dayanmak üzere, hücre voltajının 1,48 ile bölünmesi yoluyla hesaplanabilir Aynı hücre için, termodinamiğin ikinci kanununa dayanan verim gereği, voltaj 1,23 ile bölünebilir (Bu voltaj, kullanılan yakıt ve hücrenin kalitesi ve sıcaklığı ile değişebilir) Bu rakamlar arasındaki fark, reaksiyonun entalpisi ile Gibbs serbest enerjisi arasındaki farktır Bu fark her zaman ısı olarak ve bir miktar da elektriksel dönüşüm veriminde kayıplar olarak ortaya çıkar
Uygulamada
Yakıt olarak oksijen yerine hava kullanıldığında, havanın sıkıştırılması ve nem eklemesi gibi, verimi düşüren ilave kayıplar da olacaktır Öte yandan yakıt hücreleri, aşırı yüklenmelerde daha düşük verimle çalışırlar
Yakıt hücresi ile çalışan bir taşıtın, yakıt tankından tekerleğe kadar olan verimi, düşük yüklenmelerde yaklaşık %45, ortalama %36 dır Dizel taşıtlar için karşılaştırılabilir değer %22 dir
Üretim, taşınım ve depolamanın da hesaplamalara dahil edilmesi gerekir Sıkıştırılmış hidrojenle çalışan yakıt hücreli taşıtların, güç santralinden tekerleğe kadar olan verimi %22, eğer hidrojen sıvı-hidrojen olarak depolanmış ise %17 dir
Yakıt hücreleri, pillerdeki gibi enerji depolayamazlar Fakat, güneş veya rüzgar enerjisi gibi kesiksiz kaynaklardan beslenen güç tesislerinde, elektroliz ve depolama sistemleri ile birleştirilerek enerji depolama sistemi oluştururlar Bu tür tesislerin, "gidiş-dönüş verim" olarak adlandırılan toplam verimleri (elektrikten hidrojene ve tekrar elektriğe), şartlara bağlı olarak %30 ile 50 arasındadır[10] Kurşunlu-asit pili çok daha ucuza %90 a yakın verimle çalışmasına rağmen, elektroliz/yakıt hücresi sistemi sonsuz miktarda hidrojen depolayabilir ve bu nedenle uzun süreli depolama için daha uygundur
Katı oksitli yakıt hücreleri, oksijen ve hidrojenin yeniden birleşiminden egzotermik ısı üretirler Seramik yaklaşık 800 Derece C a kadar ısınabilir Bu ısı yakalanabilir ve su ısıtmada kullanılabilir Bu durumda toplam verim %80-90 lara çıkar

Kaynak : Wikipedia