Hidrojen Arabalar Nasıl Çalışır

Hidrojen Arabalar Nasıl Çalışır



Geleceğin arabasından bahsediyoruz Şu an için almanız mümkün değil fakat Kalfornia'da yaşıyorsanız bir tane kiralayabilirsiniz Benzin kullanmıyor, havayı kirletmiyor Aksine, egzoz gazı yerine buhar çıkartıyor Peki nedir bu gizli yakıt? Cevap: Hidrojen Doğadaki en basit ve en fazla bulunan element Bazı otoriteler 20-30 yıla kadar bu arabaları sokakta görebileceğimizi söylüyor

Hidrojen ile çalışan araba fikri yeni bir fikir değil Aslında hidrojeni kullanarak güç elde eden sistemler 19 yüzyıldan beri kullanılıyor Bu, arabaların yaygınlaşmasından bile önce Yeni olan şey ise bu arabaları sokakta egzozundan kirli duman yerine buhar çıkartırken görebilirsiniz Hidrojen ile çalışan arabalar şu an günümüzde mevcut fakat hepsi konsept araba Bu doğa dostu arabalardan bir kaçı Chevrolet Equinox, BMW 745h ve Kaliforniya'da kiralayabileceğiniz Honda FCX olarak sıralanabilir

Hidrojen arabaları mümkün kılan şey hidrojeni elektriğe dönüştüren yakıt hücreleri(fuel cell)'dir Havayı kirletmiyor olmasından dolayı 21 yüzyılın yakıtı olarak hidrojen ideal bir yakıttır Bir çok kişi, kurum ve kuruluş bu yeni, doğa dostu teknolojiyi heyecanla beklemektedir Yakıt tasarrufu sağlaması ve çevre dostu olması en önemli özelliğidir Fakat hala bu yeni teknoloji ile ilgili cevaplanması gereken sorular vardır Mesela, hidrojeni nereden bulacağız? Bu hidojen ile çalışan araçlar satın almak için uygun fiyatlarda üretilebilecek mi? Benzin istasyonları gibi hidrojen istasyonları bulabilecek miyiz? Ya da hidrojen acaba göründüğü gibi temiz bir yakıt mı? Bu soruları cevaplayacağız fakat size hemen verebileceğimiz bir cevap var Türkiye'de bu arabalar için en az 20 yıl beklememiz gerekiyor

1839 yılında Sir William Robert Grove adındaki bilimadamı benzer bir elektro-kimyasal bir deney gerçekleştirdi Temelde amaçladığı sudan hidrojen üretip sonunda elektriği elde etmekti Bugün elektroliz olarak bildiğimiz bu olay, o yıllarda hidrojen yakıt hücrelerinin temellerini atmış oldu 20 yüzyılın ortalarına doğru bu işlem mucit Francis Bacon tarafından daha da geliştirildi

İlk yakıt hücreleri sistemi 1960'lı yıllarda General Electric tarafından orbital uzay kapsüllerinde kullanılmak üzere geliştirildi 1990'lı yıllarda bu sistem toplu taşıma araçlarında kullanılmaya başlamasıyla bu sistemin 'kurulabilir ve kullanılabilir' bir sistem olduğunu görmüş olduk Yakıt hücrelerini bir çeşit pil olarak düşünebilirsiniz Aradaki fark ise piller yakıtlarını içerlerinde barındırırken, yakıt hücreleri tekrar tekrar doldurulmak ister Hidrojen yakıt hücrelerinin yakıtı adından da anlaşılacağı gibi hidrojendir Lisedeki kimya dersinden de hatırlayabileceğiniz gibi hidrojen tüm elementlerin en basit şeklidir Bir hidrojen atomu tek bir elektron ve proton bulundurur Hidrojen yakıt hücreleri protonlardan elektronları ayırır ve bu elektronları saf elektrik akımı üretmek için kullanır İonize olmuş hidrojen atomları oksijen ile birleşerek suyu oluşturur Hidrojen yakıt hücrelerinin sudan başka ürettiği başka bir öğe de ısı'dır Dolayısıyla bu ısı, hidrojenden elektrik üretirken açığa çıkan suyu buharlaştırır Hidrojen yakıt hücresi kullanan araçların egzozlarından buhar çıkmasının nedeni budur

Arabalarda kullanılan yakıt hücresinin çeşidi 'polymer exchange membrane (PEM) olarak adlandırılan tiptir PEM yakıt hücrelerinin küçük ve hafif olması gibi avantajları vardır İki elektrot'dan, bir katalizör'den ve de bir membran'dan oluşur Bu elektrotlar negatif yüklenmiş anot ve pozitif yüklenmiş katot'dur Hidrojen, yakıt hücrelerine anottan herbiri 2 hidorjen atomu içeren H2 molekülleri şeklinde alınır Anotta bulunan bir katalizor, H2 moleküllerini proton olarak bilinen hidrojen iyonlarına ve elektrik akımını sağlayan elektronlara parçalar Hidrojen iyonları membranın içinden geçerler fakat elektonlar membranın etrafından dolaşmak zorundadır Bu dolaşım sırasında elektonlar elektriği oluşturur Sonra proton ve elektronlar katot'da tekrar bir araya gelerek ve oksijen ile birleşerek suyu oluşturur Yakıt hücreleri, yan yana dizilebilmesi için düz ve ince olarak tasarlanır Ne kadar çok yakıt hücresi bir araya konabilirse o kadar yüksek voltajda elektrik üretilebilir Bu da daha çok güç anlamına gelir

Karbon emisyonlarının global ısınmaya etkisi çok büyüktür ve hidrojen yakıt hücreleri kullanılarak arabalardan çıkan karbon emisyonları önlenebilir

Hidojen ile çalışan arabaları üretmek normal arabaları üretmekten çok da farklı değildir Tabi ki hidrojen yakıt hücreleri elektrik ürettiği için arada temel farklar olacaktır Genelde hep karıştırılır Hidrojenle çalışan araba ve elektrik ile çalışan arabalar sonuç olarak elektrik ile çalışır Aradaki fark hidrojen ile çalışan arabada elektrik hidrojenden elde edilir Elektrik ile çalışan arabalarda ise elektirik yan yana dizilmiş şarj edilebilir akülerden sağlanır

Hidrojen dünyada çok fazla bulunur ve en hafif elementtir Fakat problem olan şey herhangi bir yere bağlı olmayan depolanmamış saf hidrojen çok hafif olduğundan dolayı uzaya karışır Evet, dünyamızda çok fazla sayıda hidrojen vardır fakat bu hidrojenler saf halde bulunmazlar ve moleküler formda başka elementlerle birleşmiş şekilde bulunur Örneğin H2O(su) gibi

Sudan, hidrojen üretilmesi bilindik en eski yöntemlerden biri olan elektroliz ile sağlanabilir Elektik akımını suya verdiğinizde katotlarda hidrojen, anotlarda ise oksijen oluşur Bu işlem yavaş olmasına rağmen geniş ölçülerde kullanılabilir

Hidrojene alternatif olarak hidrokarbon bulunduran doğal gazlar gösterilebilir Buhar reformasyon adı verilen bir yöntemle hidrojen, gas formunda olan karbonlardan ayrılabilir Şu anda endüstride en yaygın olarak kullanılan yöntem budur ve arabalarda da hidrojen üretiminde kullanılabilir fakat ne yazık ki bu işlem fosil yakıtları kullanmayı gerektir Temiz enerji için hidrojen üretirken fosil yakıtlar(doğal gaz) kullanmak pek de doğa dostu olarak gözükmüyor

Hidrojen Teknolojisini Engelleyen Faktörler

Bazı bilim adamları evlerin garajlarında minyatür hidrojen santralleri kurulabileceğini söylüyor Böylece en yakındaki dolum istasyonuna gitmeye gerek kalmadan insanlar evlerinden hidrojen depolarını doldurabilirler

Bazı bilimadamları da hidrojen üretmek için elektroliz işleminin arabada yapılmasını öngörüyor Fakat elektroliz için gerekli olan elektriğin yine arabada bulunan akülerden sağlanması lazım Bu da araba için ekstra ağırlık oluşturur ve akülerin düzenli olarak şarj edilmesi gerekir

Hidrojen ile çalışan arabalar için engeller sadece yukarıda saydıklarımız değil Maliyet de önemli bir faktör Yakıt hücrelerinde katalizör olarak kullanılan platinyum çok pahaldır ve tek bir yakıt hücresinin maliyeti $100000 üzerindedir

Depolama da ayrı bir problemdir Hidrojen devamlı yayılmak isteyen bir gazdır Hafif olduğu için devamlı sızmalar yapar Yüksek basınçlı tüpler içinde iyi yalıtılmış tüpler içinde saklanması gerekir Hidrojen ile çalışan arabayı birkaç gün park edin Tüm yakıt buhar olup gidecektir Hidrojen ayrıca güneş altında ısınır ve patlamaya yol açabilir

Bu problemleri aşmak zor ama imkansız değil Bazı çevreler yakın gelecekte doğa dostu temiz yakıtın hidrojen değil de hybrid elektrik araçlar olduğunu savunuyor Bize düşen ise bekleyip görmek insanoğlu dünyasını korumak için ne kadar azimli