Araba teknolojisi

ALTERNATİF YAKIT SİSTEMLERİ HİDROJEN

hidrojen ile çalışan araba

ALTERNATİF YAKIT SİSTEMLERİ

Petrol

Petrol

Dünyadaki petrol rezervlerinin aşırı kullanımı sonucu azalması ve buna bağlı olarak fiyatının artması, ayrıca çevreye vermiş olduğu zararlar bilim adamlarını doğada bol miktarda bulunan ve çevreci olan alternatif yakıtlar üzerinde araştırma yapmaya itmiştir.İçten yanmalı motorlarda kullanılan fosil yakıtlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarının çevreye verdiği zararların çok büyük boyutlara ulaşması ülkeleri bu konuda önlemler almaya itmiştir.Bunun için bilim adamlarına çevre dostu olan alternatif yakıtların araştırılması için destekler verilmiştir. Yapılan çalışmalar evrende bol miktarda bulunan hidrojenin, bir yakıt için gerekli özelliklerin bir çoğuna kendi bünyesinde barındırdığını göstermektedir.Hidrojen, suyun ve temiz güç kaynağının olduğu her yerde potansiyel olarak mevcuttur.Diğer yakıt türlerine kıyasla daha verimli yanmakta .Hidrojen, karbon ve sülfür içermediği için yanma ürünleri arasında CO, CO2 ve HC yoktur.Teorik olarak hidrojen yandığı zaman sadece su oluşur.

Özellikle motor ve araç teknolojisi açısından alternatif olarak seçilen yakıtın içten yanmalı motorlarda kullanımı, depolanması, doğal dengenin korunması ve fosil yakıt türleri ile yarışabilir karakteristiğe sahip olması gerekir.

Hidrojenin birçok yönüyle ekolojik açıdan avantajlı olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. İkincil bir enerji kaynağı durumunda olan hidrojenin değişik ve yenilenebilir birincil enerji kaynakları ile elde edilebilir olması, bu yakıt türünü geleceğin en önemli enerji taşıyıcısı durumuna sokacağı kabul edilmektedir.

Ayrıca hidrojen diğer fosil yakıtlarla kullanılabilme özelliğine sahiptir.Bu özelliğiyle de bir çok avantajlar sağlamaktadır. Bunlar:

– Yakıt/hava karışım sınırı düşürülmesi sonucu NOX ve CO emisyonlarının azalması ve termal verimliliğin artması

– Çevrimler arasındaki basınç farklarının azalması

– Karışımın alev hızının artması ile  meydana gelir

Hidrojen Hakkında Genel Bilgiler

hidrojen

hidrojen

Kokusuz, renksiz, tatsız ve saydam bir yapıya sahip olan hidrojen, doğadaki en hafif kimyasal elementtir. Sıvı hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri 141.9 MJ/kg olup, petrolden 3.2 kat daha fazladır. Sıvı hidrojenin birim hacminin ısıl değeri ise 10.2 MJ/m3 tür ve petrolün % 28’i kadardır. Gaz hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri sıvı hidrojenle aynı olup, doğal gazın 2.8 katı kadarken, birim hacminin ısıl değeri 0.013 MJ/m3 ile doğal gazın % 32.5’i olmaktadır. Metal hidridlerin kütlesel enerji içeriği 2-10 MJ/kg ile sıvı hidrojene göre çok küçükken, hidridlerin hacimsel enerji içeriği 12.6-14.3 MJ/m3 ile gaz ve sıvı hidrojenden büyüktür.

Dünya nüfusundaki ve uygarlık düzeyindeki artışlarla birlikte toplam enerji gereksiniminin artmasına karşın günümüzde kullanılmakta olan enerji kaynaklarının hızla tükenmekte olması alternatif enerji kaynaklarına olan gereksinimi zorunlu kılmaktadır. Petrol krizinin ve çevre sorunlarının etkisi altında yakın gelecekte içten yanmalı motorlarda kullanılan benzin, mazot gibi petrol kökenli konvansiyon el yakıtlarında yerini alacak alternatif yakıtlarında bulunması gerekmektedir.

Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasında yarar sağlayacak en önemli özelliklerinden biri farklı hava hidrokarbon karışım oranları için hava fazlalık katsayısının 0.3-1.7 değerleri arasında tutuşma sağlanabilmekte iken hidrojen için bu sınır 0.15-4.35 değerlerine ulaşmaktadır. Hidrojen-hava karışımlarını ateşlemek için gerekli enerji miktarı da diğer yakıtlara oranla çok düşüktür. Bu durum tutuşma garantisi sağlaması açısından Otto ilkesi ile çalışan motorlarda avantaj sağlamakla birlikte erken tutuşma ve geri yanma gibi sorunları da beraberinde getirmektedir.

Hidrojenin kendi kendine tutuşma sıcaklığının oldukça yüksek olması (1 Atm. Basınçta 847-867 K) ve oktan sayısının yüksek olması, hidrojenin dizel motorlardan çok Otto ilkesi ile çalışan motorlar için daha uygun bir yakıt olacağını göstermektedir. Dizel motorlarda hidrojen tek başına veya mazotla birlikte kullanımının gerçekleştirildiği görülmekte bu sayede yakıtta tasarruf etmiş oluruz.

Hidrojenin yanması sonucu elde edilen alev hızı da oldukça yüksektir. Bu değer stokiyometrik karışımlar için benzin- hava karışımlarındaki alev hızının yaklaşık dört katı düzeyindedir. Hidrojen diğer mevcut İ.Y.M. yakıtlarından çok yüksek ısıl değerlere sahiptir (Alt ısıl değer 119.9 MJ/kg, Üst ısıl değer 141.86 MJ/kg). Ancak hacimsel olarak ele alındığında hidrojenin ısıl değerinin öteki yakıtlardan çok daha düşük olduğu görülecektir. Bu duruma bazı çözümler sağlanmaması halinde motorun maksimum gücü açısından eşdeğer özellikteki benzin motorlarına göre bazı kısıtlamalar getirecektir. Hidrojenin difüzyon katsayısı da öteki yakıtlardan daha fazladır. Ayrıca gaz halindeki hidrojen; kağıt, kumaş, kauçuk vb. malzemelerden ve platin, demir, çelik gibi bazı metallerden difüzyon yolu ile geçebilmektedir. Hidrojenin bu özelliği depolanmasında bazı sorunlar oluşturmaktadır.

Hidrojenin Diğer Yakıtlarla Karşılaştırılması

Doğalgaz

Doğalgaz

Ulaşımda kullanılan enerji türlerinde hızlı bir değişim çağı yaşanır. Hidrojen Yakıt Pili ile çalışan yeni taşıtlar geleceğin farklı yolcu taşımacılığı hakkında köklü bakış sunmaktadır.Çünkü, geleceğin yakıtı yenilenebilir ve çevre kirliliğinden bağımsız olarak çalışabilendir.

Batarya ile çalışan elektrikli otomobiller gibi diğer yakıt ve otomobil teknolojileri yanında hidrojenle çalışan taşıtlar ulaşım yakıtı olarak kullanılan petrolün alternatifidir. Bu alternatif çevre ve enerji problemlerine çözümler sunmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından hidrojen fazla miktarda üretilebilir olması ve kirliliğin çok az olması sebebi ile gelecek için desteklenebilecek bir yakıttır.

Hidrojen teknolojisi birkaç yıl sonra kullanılabilir duruma gelecektir. Doğal gaz bu sürecin daha kısa ve kolay olmasını sağlayabilir. Hidrojen; doğalgaz, petrol ve diğer enerji taşıyıcılarına oranla daha kullanışlıdır. Doğal gaz benzine oranla karbon monoksit ve toksit hava kirleticilerinde % 95, hidrokarbon emisyonunda % 80, azot oksit emisyonunda % 30’ luk bir azalma sağlar. Böylece küresel iklim değişimlerini azaltıcı özelliktedir. Hidrojen ve doğalgaz ortak yönlere sahiptir.

– Doğal gaz ve hidrojen İ.Y.M.’ da kullanılabilir.

– Hidrojen doğalgazla birlikte temiz kullanım imkanı sağlayabilir.

– Her iki yakıt türünde de depolama ve saklama koşulları benzerdir.

– Doğalgazdan hidrojen üretiminde kullanılmakta.

Hidrojeni üretim, dağıtım, kullanım ve güvenlik bakımından benzinle karşılaştırıldığında bazı avantajlara sahiptir. Öncelikle temizdir, yenilenebilir şekilde üretilebilir, sağlıklıdır. Güvenlik açısından da tehlikeli olduğu düşünülüyorsa da uzay çalışmalarından elde edilen tecrübelerle böyle olmadığı anlaşılmıştır. Fakat gerçek dünya şartlarında hidrojenin araçlarda kullanılması halinde karakteristiğinin net olarak belirlenmesine ihtiyaç vardır. Böylece teknolojik çözümler geliştirilebilir.

Hidrojenin kullanımının amacı olan çevre sorunları ve enerji problemlerinin çözümünde önemli olan konu hidrojenin üretim, dağıtım, kullanımında seçilecek olan yöntem ve teknolojilerdir. Hidrojenin üretimi göz önüne alındığında; elektroliz, elektrik üretimindeki maliyetlerin yüksek olması sebebiyle yeterince uygun değildir. Ayrıca elektrik üretimindeki yöntemde önemlidir. Amaç hava kirliliğinin azaltılması iken termik santrallerin kullanılması güvenilir olmasından bahsederken nükleer enerjiden elektrik üretimi uygun değildir. Kömür ve doğalgazdan hidrojen üretiminde ise emisyon faktörlerinin etkileri az olsa da önemini koruyacaktır. Bu etkilerin minimizasyonu için fotovoltaik piller doğrudan güneş enerjisi, bio-kütle gibi üretim yöntemleri kullanılabilir.

Hidrojen Üretimi

Hidrojen bir doğal yakıt olmayıp, birincil enerji kaynaklarından yararlanılarak değişik hammaddelerden üretilebilen bir sentetik yakıttır. Hidrojen

Hidrojen Üretimi

Hidrojen Üretimi

üretiminde tüm enerji kaynakları kullanılabilmektedir. Kullanılan hammaddeler ise su, fosil yakıtlar ve biomas materyaldir.

Bugün dünyada teknolojik gereksinimlerle yılda 500-600×109 m3 hidrojen fosil yakıtlardan üretilerek kullanılmaktadır.

Hidrojen, benzinin 3…4 katı daha fazla enerji içeren mükemmel bir yakıttır ve birçok başka enerji kaynağı ile üretilebilmekte ya da birçok endüstriyel işlemin yan ürünü olarak alınmaktadır. Hidrojen gücü, Jules Verne’in suyu yakıt olarak kullandığı eski bir rüyanın gerçekleşmesidir. Hidrojen üretiminde genellikle şu iki metot uygulanmaktadır.

– Elektroliz,

– Buhar ıslahıyla sentez gazı üretimi veya kısmi oksitleme.

Elektroliz:Yakıt hidrojenin temelde, sudan yenilenebilir enerjilerle üretilmesi ana ilkedir. Hidrojen üretim yöntemlerinin başında suyun direkt elektrolizi gelir. Elektroliz için elektrik gereksinimi fosil yakıtlardan, hidroelektrik kaynaktan, nükleer güçten, jeotermal enerjiden, güneş, rüzgar ve deniz dalga enerjilerinden elde olunabilir.

Elektrolizde, su moleküllerini hidrojen ve oksijene ayrıştırmak için elektrik enerjisi kullanılır. Elektrik enerjisi, yenilenebilir yakıt dahil, herhangi bir kaynaktan sağlanabilir. Elektrolizin, gelecekte fazla miktarlardaki hidrojen üretiminin esas yöntemi olması beklenmemektedir.

Günümüzde araştırmalara göre hidrojenli motorların araca sadece su konulmak kaidesi ile çalışabileceği düşünülüyor. Bu yöntem suyun elektroliz edilmesi yöntemiyle sağlanıyor. Elektrik motoru kullanılarak suyun elektroliz edilmesiyle hidrojenin açığa çıkıyor, fakat bu işlem için kullanılan elektrik gücü çok fazla bunu üretecek bir motorun bulunması durumunda bu güç sadece motoru bile çalıştırabileceği için kullanılmasının bir avantajı bulunmamaktadır.

İzlanda üç yıl önce, dünyanın ilk petrol bağımsız ülkesi olacağını açıkladı. Daimler Chrysler ve Shell Hydrogen gibi firmaların da içinde bulunduğu kamu-özel sektör konsorsiyumu tarafından yürütülen proje kapsamında ülkedeki fosil yakıt tüketimi sıfıra indirilecek, yerine hidrojen kullanılacak. Projenin gerçekleştirilmesinde İzlanda’nın üzerinde kurulu olduğu doğal enerji kaynağının önemli bir rolü olacak. Bu kaynak volkanik topraklardan fışkıran sıcak sudan başka bir şey değil. Otomobiller ve otobüsler topraktan fışkıran buharla çalışmayacak tabii ki. Bunun yerine buhar, suyu elektrik enerjisi kullanarak hidrojen ve oksijen atomlarına ayrıştıran hidrolayzır isimli bir makineyi çalıştıracak elektriğin elde edilmesinde kullanılacak. Bu işlem sonucunda elde edilen hidrojen ise binek araçlarına yakıt olarak pompalanacak. Ülkedeki araçların motorlarının değiştirilmesine 2005’te başlanacak. 2030’da ise petrol ürünüyle çalışan ulaşım aracı kalmamış olacak.

hidrojen ile çalışan araba

hidrojen ile çalışan araba

Petrol rezervlerinin yavaş yavaş azalmasıyla alternatif çözümler arıyan bilim adamları araç yakıtlarında artık hidrojeni kullanmakta yeni nesil araçlar artık daha ekonamik ve çevreci.

Yorumları Görmek İçin Tıklayınız

Bir Cevap Bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

En Çok Okunanlar

Quis autem vel eum iure reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae consequatur, vel illum qui dolorem?

Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut rerum necessitatibus saepe eveniet.

Üste Git