İçeriğe atla

Yakıt hücresi

Metanol yakıt hücresi. Yakıt hücresinin kendisi, resmin merkezindeki katmanlı kübik yapıdır.

Alışıla gelmiş elektrik üretim sistemleri yakıtın içindeki enerjiyi elektriğe dönüştürmek için ilk olarak yanma reaksiyonunu kullanır. Yanma reaksiyonunun verimli bir şekilde gerçekleşmesi için yakıtın ve oksitleyicinin (oksijen) tam olarak karışması gerekir. Bundan sonra elektrik enerjisi üretilene kadar bir dizi ara işlem gereklidir. Her ara işlem enerji kaybına yol açar dolayısıyla verimi düşürür.

Bir Yakıt hücresinde ise yakıtın enerjisinin doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesi mümkündür. Yakıt ile oksitleyici farklı bölmelerde yer alırlar, alışıla gelmiş üretim sistemlerinden farklı olarak karışmazlar. Birleşmeleri ancak bu bölmeler arasındaki iyon ve elektron aktarımı ile gerçekleşir.

Yakıt hücresi, yakıtın enerjisini elektrokimyasal reaksiyon sayesinde doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Dışarıdan sağlanan yakıt (anot tarafı) ve oksitleyici (katot tarafı) ile elektrik üretir. Bunlar bir elektrolit/elektrot ünitesinde reaksiyona girerler. Genellikle, reaksiyona girecek olanlar hücreye giriş yaparlarken, reaksiyon ürünleri hücreyi terk eder. Yakıt hücreleri, gerekli yakıt ve oksitleyici akışı sağlandığı sürece sonsuza dek çalışabilirler...

Yakıt hücrelerinde, reaksiyona girecek olan maddeler sürekli olarak tüketilmesine karşın, pillerde kapalı bir sistem içinde elektrik enerjisi kimyasal olarak depo edilmiş haldedir. Ayrıca, pildeki elektrotlar reaksiyona girmelerine ve pil dolup boşaldıkça değişmelerine karşın, yakıt hücrelerinin elektrotları katalitik olup nispeten kararlıdırlar.

Pek çok farklı yakıt / oksitleyici kombinasyonu mümkündür. Örneğin hidrojen hücresi, yakıt olarak hidrojen ve oksitleyici olarak oksijen kullanır. Diğer yakıtlar arasında hidrokarbonlar ve alkoller sayılabilir. Hava, klor ve klor dioksit oksitleyici olarak kullanılabilir.[1]

Yakıt hücresi tasarımı

Yakıt hücresinin çalışma prensibi, kataliz temeline dayanır; reaksiyona giren yakıtın elektron ve protonları ayrılır, elektrolit [ elektronik ] iletken olmadığından [ elektrolitler iyonik iletkendir. Yakıt hücresi tipine göre oksijen iyonu ya da hidrojen iyonlarını ileterek iyonik iletkenlik gerçekleştirmiş olurlar. ] elektronlar bir elektronik devre üzerinden akmaya zorlanır ve böylece elektrik akımı üretilmiş olunur. Bir diğer katalitik prosesle de, geri toplanan elektronların protonlarla ve oksitleyici ile birleşerek atık ürünlerin (örneğin; su, karbon dioksit, ısı) açığa çıkar.

Hidrojen–Oksijen (proton değişim membranlı yakıt hücresi, PDMYH) tasarımı örneğinde, proton ileten bir polimer membran (elektrolit), anot ve katotu birbirinden ayırır. Proton değişim mekanizmasının tam anlaşılamadığı 1970'lerde bu hücre, "katı polimer elektrolitli yakıt hücresi" olarak adlandırılmaktaydı.

Anot tarafında, hidrojen, anot katalizöre yayınarak proton ve elektronlara ayrışır. Protonlar membran üzerinden katoda doğru ilerlerken, elektronlar da, membranın elektriksel olarak yalıtkan olması nedeniyle harici bir devre üzerinden akar ve elektrik akımı oluştururlar. Oksijen molekülleri katot katalizör üzerinde elektron ve protonlarla reaksiyona girerek su (bu örnekteki tek atık ürün) oluşturur.

Bu saf hidrojen tipi yakıt hücrelerine ilaveten, dizel, metanol ve kimyasal hidrürler gibi hidrokarbon yakıtlar da mevcuttur. Bu tip yakıt hücrelerinin atıkları karbon dioksit ve sudur.

Yakıt hücrelerinde çok çeşitli malzemeler kullanılır. Elektrot–bipolar plakalar genellikle metal (nikel veya karbon nano tüpler) olup daha yüksek verim eldesi için platin, nano demir tozu veya paladyum gibi bir katalizörle kaplanmıştır. Karbon kâğıt bunları seramik veya suni membrandan yapılmış elektrolitten ayırır.

Tipik bir PDMYH 0,6 ila 0,7 V arasında voltaj üretebilir. Değişik faktörler nedeniyle akım arttıkça voltaj azalır:

  • Aktivasyon kayıpları
  • Hücre bileşenleri ve iç bağlantıların direnci nedeniyle voltaj düşüşü
  • Kütle taşınım kayıpları (reaksiyona giren bileşenlerin katalizör yüzeyinde azalması nedeniyle voltaj düşüşü)[2]

İstenen miktarda enerji eldesi için, yakıt hücreleri seri veya paralel devreler halinde bağlanabilir. Seri devreler daha yüksek voltaj, paralel devreler daha yüksek akım çekilmesine olanak verir. Bu tür yapılar "yakıt hücresi yığını" olarak adlandırılır. Ayrıca, her hücreden daha güçlü akım çekebilmek için hücre yüzey alanı da arttırılabilir.

Tasarımda önemli faktörler

  • Maliyet. 2002 yılında hücrelerin katalizör içeriği, bir kilowatt elektrik üretimi başına 1000 dolar idi. Hedef, içten yanmalı motorların kullanıldığı mevcut teknolojilerle rekabet edebilmek için bu maliyeti azaltmaktır. Pek çok şirket, hücrede kullanılan platin miktarını azaltmak da dahil olmak üzere maliyetleri düşürmenin yolunu bulmaya çalışmaktadır. Ballard Power Systems şirketi, karbonla takviye edilmiş katalizör kullanarak (performansta bir düşüş olmaksızın) platin kullanımında %30 a varan azalma (1 mg/cm2 ilâ 0.7 mg/cm2) sağlamıştır.[3]
  • Proton Değişim Membranın (PDM) üretim maliyeti. Nafion® membranın günümüz fiyatı 400 avro/m2 dir. Bu membran bir hidrokarbon polimer olan ITM Power membranı ile değiştirilerek fiyat yaklaşık 4 avro/m2 ye getirilebilir. 2005 yılında, Ballard Power Systems şirketi, yakıt hücrelerinde DSM şirketince patenti alınan Solupor® (poröz polietilen film membran) kullanacağını duyurmuştur.[4]
  • PDMYH'nde su yönetimi. Bu tür yakıt hücrelerinde, membranın sürekli ıslak kalabilmesi için, buharlaşan su miktarı, üretilen su miktarına eşit olmalıdır. Eğer su fazla buharlaşırsa membran kurur, direnci artar ve nihayet çatlar ve bu da gaz kaçaklarına yol açar. Bu çatlaklarda oksijen ve hidrojen doğrudan birleşerek ısı açığa çıkarır ki bu da hücreye zarar verir. Eğer su çok yavaş buharlaşırsa, bu kez de elektrotlar fazla su ile boğulur, reaksiyona giren maddeler katalizöre ulaşamazlar ve reaksiyon durur. Yakıt hücresi şirketleri ve akademisyenler su yönetimine ilişkin metotlar geliştirme çabasındadırlar.[5]
  • Akış kontrolü. Yanmalı motorlarda olduğu gibi, reaksiyona giren madde ile oksijen arasındaki oranın kararlı olması, yakıt hücresinin verimli çalışması için zorunludur.
  • Sıcaklık yönetimi. Hücrenin termal olarak aşırı yüklenme sonucu tahrip olmasını önlemek için, hücre içindeki sıcaklık dağılımı aynı olmalıdır. H2 + O2 → H2O reaksiyonu, ekzotermik bir reaksiyon olduğundan bu husus özellikle önemlidir.
  • Dayanıklılık, servis ömrü ve bazı tür hücrelerin özel gereksinimleri. Sabit tip hücreler, -35 °C ile 40 °C sıcaklık aralığında genellikle 40.000 saatten fazla güvenilir şekilde çalışabilmeli, otomotiv uygulamalarında ise, aşırı sıcaklıklarda 5.000 saatlik (150.000 mil) bir ömüre sahip olmalıdır. Motorlar ayrıca -30 °C de çalışabilmeli ve yüksek güç/hacim oranına (yaklaşık 2,5 kW/litre) sahip olmalıdır.
  • Anodun karbon monoksite karşı sınırlı toleransı.

Tarihçe

Yakıt hücresinin prensipleri ilk olarak Alman bilim insanı Christian Friedrich Schönbein tarafından 1838 de bulunmuş ve "Philosophical Magazine" in Ocak 1839 baskısında yayımlanmıştır.[6] Bu çalışmadan esinlenen Galli bilim insanı William Robert Grove 1843 de, günümüz fosforik asit yakıt hücresinde kullanılanlara benzer malzemeler kullanarak ilk yakıt hücresini geliştirdi. 1955'te, General Electric şirketinde çalışan bir kimyacı olan W. Thomas Grubb, orijinal yakıt hücresi tasarımını, elektrolit olarak sülfonatlaştırılmış polisitiren iyon-değişim membranı kullanarak değiştirdi. Üç yıl sonra bir başka General Electric çalışanı olan Leonard Niedrach, hidrojenin okidasyonu ve oksijenin edüksiyonu için katalizör görevi gören, membran üzerine platin kaplama metodunu geliştirdi. Bu hücre daha sonraları 'Grubb-Niedrach yakıt hücresi' olarak bilinecekti. General Electric bu teknolojiyi NASA ile birlikte daha da geliştirdi ve Gemini uzay projesinde ilk ticari yakıt hücresi kullanıldı.

1959 da İngiliz mühendis Francis Thomas Bacon 5 kW lık durağan bir yakıt hücresi geliştirdi. Aynı yıl, Harry Ihrig liderliğindeki araştırmacılar 15 kW lık bir yakıt hücresi yaptılar. Bu sistem elektrolit olarak potasyum hidroksit, reaksiyona giren maddeler olarak da sıkıştırılmış hidrojen ve oksijen kullanıyordu. 1959'un sonlarına doğru Bacon ve arkadaşları bir kaynak makinasını çalıştırabilen 5 kW lık bir yakıt hücresi yaptılar. 1960'larda Bacon'ın patentleri ABD'nin uzay araştırmaları programında elektrik ve içme suyu sağlamada kullanıldı. Uzay aracının tanklarında hidrojen ve oksijen bol miktarda bulunduğu için yakıt bulma sıkıntısı söz konusu değildi.

UTC Power şirketi, hastane, üniversite, büyük işyerleri için sabit yakıt hücresi sistemleri üreten ilk şirket oldu. Günümüzde de 200 kW lık PureCell 200 sistemi bu şirket tarafından satılmaktadır.[7] UTC Power, NASA'ya uzay araçlarında (Apollo ve uzay mekiği programları) kullanılmak üzere yakıt hücresi sağlayan tek şirket olup otomobil ve otobüslerde kullanılabilen yakıt hücreleri de geliştirmektedir. UTC Power, donma koşullarında dahi çalışabilen proton değişim membranlı ilk otomotiv yakıt hücresinin tanıtımını yapmıştır.

Yakıt hücresi türleri

Yakıt hücresi adı Elektrolit Elektriksel güç (W) Çalışma sıcaklığı (°C) Elektrik verimi Durum
Metal hidrür yakıt hücresiSulu alkali çözelti (örn. KOH) ? > -20 50%Ppik @ 0 ? Ticari + Araştırma
Elektro-galvanik yakıt hücresi Sulu alkali çözelti (örn. KOH) ? < 40 ? Ticari + Araştırma
Formik asit yakıt hücresiPolimer membran (iyonomer) 50 W a kadar < 40 ? Ticari + Araştırma
Çinko-hava piliSulu alkali çözelti (örn. KOH) ? < 40 ? Seri üretim
Biyolojik yakıt hücresiPolimer membran veya hümik asit? < 40 ? Araştırma
Yukarı akımlı biyolojik yakıt hücresi ? < 40 ? Araştırma
Tersinir yakıt hücresiPolimer membran (iyonomer) ? < 50 ? Ticari + Araştırma
Doğrudan borhidrür yakıt hücresiSulu alkali çözelti (örn. KOH) ? 70 ? Ticari
Alkali yakıt hücresiSulu alkali çözelti (örn. KOH) 10 kW ilâ 100 kW < 80 Hücre: %60–70
Sistem: %62 		Ticari + Araştırma
Doğrudan metanol yakıt hücresiPolimer membran (iyonomer) 100 kW ilâ 1 mW 90–120 Hücre: %20–30
Sistem: %10–20 		Ticari + Araştırma
Geliştirilmiş metanol yakıt hücresi Polimer membran (iyonomer) 5 W ilâ 100 kW (Reformer)250–300
(PBI)125–200 		Hücre: %50–60
Sistem: %25–40 		Ticari + Araştırma
Doğrudan etanol yakıt hücresiPolimer membran (iyonomer) 140 mW/cm2> 25
 ? 90–120 		? Araştırma
Formik asit yakıt hücresiPolimer membran (iyonomer) ? 90–120 ? Araştırma
Proton değişim membranlı yakıt hücresiPolimer membran (iyonomer) (örn. Nafion® veya Polibenzimidazol fiber) 100 W ilâ 500 kW (Nafion) 70–120
(PBI) 125–220 		Hücre: %50–70
Sistem: %30–50 		Ticari + Araştırma
Fosforik asit yakıt hücresiErgimiş fosforik asit (H3PO4) < 10 MW 150-200 Hücre: %55
Sistem: %40 		Ticari + Araştırma
Ergimiş karbonat yakıt hücresiErgimiş alkali karbonat (örn. sodyum bikarbonat NaHCO3) 100 MW 600-650 Hücre: %55
Sistem: %47 		Ticari + Araştırma
Tüplü katı oksit yakıt hücresi 600-650 Araştırma
Proton seramik yakıt hücresiH+-ileten seramik oksit ? 700 ? Araştırma
Doğrudan karbon yakıt hücresi Pek çok farklı elektrolit ? 700-850 Hücre: %80
Sistem: %70 		Ticari + Araştırma
Katı oksit yakıt hücresiO2--ileten seramik oksit (örn. zirkonyum dioksit, ZrO2) < 100 MW 700–1000 Hücre: %60–65
Sistem: %55–60 		Ticari + Araştırma

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 ilâve kayıplar demektir.

Standart şartlarda çalışan ve herhangi bir yakıt kaçağı olmayan bir yakıt hücresinde 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.[2]

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.[8] 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.[9]

Yakıt hücreleri, pillerdeki gibi enerji depolayamazlar. Fakat, güneş veya rüzgâr 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 birleşimi egzotermik bir reaksiyon olduğundan, ısı üretirler. Seramik yaklaşık 800 °C a kadar ısınabilir. Bu ısı yakalanabilir ve su ısıtmada kullanılabilir. Bu durumda toplam verim %80-90 lara çıkar.

Yakıt hücresi uygulamaları

Toyota FCHV, PDMYH'li araç

Yakıt hücrelerinden; uzay aracı, meteoroloij istasyonu, jjnjn parklar, kırsal alanlar ve bazı askeri uygulamalar gibi yerleşim alanlarından uzak bölgelerde, çok kullanışlı güç kaynağı olarak yararlanılabilir. Hidrojenle çalışan bir yakıt hücresi az yer kaplar, hafif ve hareket eden parçası da olmadığı ve yanma da içermediği için ideal şartlarda %99,9999 güvenilirliğe ulaşılabilir.[11] Bu da, 6 yıllık bir çalışma süresi içinde bir dakikadan daha az bir bozuk kalma süresine karşı gelir.

Yeni bir uygulama "Mikro Birleşik Isı ve Enerji" sistemi olup evler, ofisler ve fabrikalar için uygundur. Bu tür bir sistem, sürekli elektrik enerjisi üretir ve hatta ürettiği enerjinin fazlasını, tüketilmediği zamanlarda elektrik şebekesine satabilir ve atık ısıdan sıcak hava ve sıcak su üretebilir. Enerjinin elektriğe dönüştürülemeyen kısmından ısı olarak yararlanılması nedeniyle düşük yakıt-elektrik dönüşümüne (%15-20) katlanılabilir. Isının bir kısmı egzoz gazlarıyla kaybedildiğinden verim %80 civarındadır. Fosforik asit yakıt hücreleri, "birleşik ısı ve enerji" ürünleri içinde en büyük payı oluşturur ve %80 e yakın verimle (%45-50 elektrik + ısı enerjisi) çalışırlar. Ergimiş karbonat yakıt hücreleri de bu tür uygulamalarda yer almaktadır.

Hidrojen yakıt hücresi ile çalışan bir otobüs (Perth-Avustralya)

Öte yandan, elektroliz sistemleri, kendileri yakıt depolamayıp harici depolama ünitelerine dayalı olarak çalıştıkları için, kırsal alanlar örneğindeki gibi büyük ölçekli enerji depolama sistemlerinde kullanılabilirler. Bu durumda, pillerin depolama ihtiyacını karşılamak için çok büyük boyutlarda olmaları gerekirken, yakıt hücreleri sadece büyük depolama ünitelerine ihtiyaç duyarlar.

Bu tür bir pilot program Washington eyaletindeki Stuart Island'da faaliyettedir:[12] solar paneller hidrojen üreten elektroliz sistemini çalıştırmakta, hidrojen 500 galonluk tanklarda 200 psi da depolanmakta ve ReliOn yakıt hücrelerini çalıştırarak, şebekeye dahil olmayan yerleşim bölgesinin elektrik ihtiyacını karşılamaktadır.

Dünyanın ilk yakıt hücresi ile çalışan ve onaylı yolcu gemisi "HYDRA" dır. 6,5 kW güce sahip AYH tipi bir yakıt hücresi ile çalışan bu gemi Hamburg'da inşa edilmiş ve bugüne dek büyük bir teknik problem yaşamaksızın yaklaşık 2,000 yolcu taşımıştır. AYH teknolojisinin avantajları arasında, sistemin -10 °C da dahi çalışabilmesi ve tuzlu ortama dayanıklı olması sayılabilir.

Önerilen uygulamalar

  • Ana yük güç tesislerinde,
  • Elektrikli ve hibrid (melez) araçlarda,
  • Yedek güç olarak,
  • Şebeke dışı güç kaynağı olarak,
  • Laptop bilgisayarlarda (haftalar boyunca AC şarjının yapılamayacağı durumlarda),
  • Küçük elektronik cihazlar için portatif şarj istasyonu olarak.

Hidrojen taşınımı ve yakıt ikmali

Halka açık ilk hidrojen istasyonu, Nisan 2003'te Reykjavik-İzlanda'da hizmete girmiştir. İstasyon, Reykjavik otobüs ağındaki, DaimlerChrysler tarafından üretilen üç otobüse hizmet vermekte olup Norsk Hydro şirketince üretilen bir elektroliz ünitesi ile kendi hidrojenini üretmektedir. Olası bir hidrojen kaçağının rahatça atmosfere karışabilmesi için istasyonun tavanı bulunmamaktadır.

Otomotiv endüstrisinin ilk hidrojen yakıt hücresiyle çalışan otomobil üretme teşebbüsü "GM 1966 Electrovan" dir. Bu araç, normal bir van taşıtın iki katı ağırlığında olup 70 mil/saat hıza erişebilmektedir.[8][13]

Bir İngiliz şirketi olan Intelligent Energy, hidrojenle çalışan ilk motosikleti üretmiştir. Motosiklet, dört saat yolculuk için yeterli hidrojeni taşımakta, 100 mil seyahat edebilmekte ve 50 mil/saat hıza erişebilmektedir.[14] Honda da yakıt hücreli motosiklet üreteceğini duyurmuştur.[15][16]

Yakıt hücresi teknolojisine dayanan araba ve otobüs üretimine ilişkin pek çok sayıda araştırmalar ve prototip üretimleri sürmektedir. Honda, hidrojenli aracını 2008'de piyasaya süreceğini duyurmuştur.[17] Type 212 denizaltısı, yüzeye çıkmak zorunda kalmadan deniz altında kalabilmek için yakıt hücresi kullanır.

Avrupa'daki Boeing araştırmacılarının ve endüstriyel ortaklarının gerçekleştirmeyi tasarladıkları, insanlı ve sadece yakıt hücresi ve hafif pillerle çalışan uçak projesi geçenlerde tamamlandı ve test aşamasına geçildi. Uçak, PDMYH / lityum-iyon pili hibrid sistemi ile çalışan bir motor ve bu motorun çevirdiği klasik bir pervaneye sahip.

Araştırma - Geliştirme

  • Ağustos 2005: Georgia Institute of Technology'de bir grup araştırmacı, PDMYH'nin çalışma sıcaklığını 100 °C dan 120 °C a çıkartabilmek için triazol kullanıyor ve bunun, hidrojenin CO den arındırılması işlemini azalttığını iddia ediyorlar.[18]
  • Eylül 2005: Danimarka Teknik Üniversitesi'nde araştırmacılar, hidrojenin, tuz tableti içerisinde amonyak formunda depolanmasına ilişkin bir metot öne sürdüler ve bunun ekonomik ve güvenli bir depolama yöntemi olduğunu belirttiler.[19]
  • Ocak 2006: Virent Energy Systems şirketi, gliserol, sorbitol veya hidrojenle zenginleştirilmiş glukoz türevleri kullanarak belirli şeker/su karışımlarından hidrojen üretimine ilişkin düşük maliyetli bir metot üzerinde çalışmaktadır.[20] Böyle bir teknoloji, başarılı olduğu takdirde hidrojen ekonomisine ait altyapı (hidrojen depolama) problemlerini çözebilecektir.[21]
  • 2006: Angstrom Power şirketi, "mikro-hidrojen" adı altında, hidrojen yakıt hücresi teknolojisi kullanan taşınabilir cihazlar piyasaya sürdü.[22][23]
  • Mayıs 2007: Purdue Üniversitesi araştırmacıları, aluminyum ve galyum alaşımı kullanarak sudan hidrojeni ayıran bir metot geliştirdiler. İddialarına göre, "istenildiği anda ve istenildiği kadar hidrojen üretilebilecek".[24]

Ayrıca bakınız

Wikimedia Commons'ta Yakıt hücresi ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

Dış bağlantılar

Kaynakça

  1. ^ S. G. Meibuhr, Electrochimica Acta, 11, 1301 (1966)
  2. ^ a b Larminie, James (2003). Fuel Cell Systems Explained, 2.Baskı. SAE International. ISBN 0-7680-1259-7. 
  3. ^ "Arşivlenmiş kopya". 27 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya". 9 Şubat 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  6. ^ "Arşivlenmiş kopya". 7 Ağustos 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  7. ^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  8. ^ a b von Helmolt, Rittmar; Eberle, Ulrich (20 Mart 2007). "Fuel cell vehicles: Status 2007". Journal of Power Sources. 165 (2): 833-843. doi:10.1016/j.jpowsour.2006.12.073 – ScienceDirect vasıtasıyla. 
  9. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 11 Ağustos 2007 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  10. ^ Garcia, Christopher P.; Chang, Bei-jiann; Johnson, Donald W.; Bents, David J.; Scullin, Vincent J.; Jakupca, Ian J. (1 Oca 2006). "Round Trip Energy Efficiency of NASA Glenn Regenerative Fuel Cell System". 20 Kasım 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Şubat 2024 – ntrs.nasa.gov vasıtasıyla. 
  11. ^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  12. ^ "Arşivlenmiş kopya". 1 Temmuz 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Mart 2020. 
  13. ^ "An Electrovan, Not an Edsel", Danny Hakim, New York Times, New York, 17 Kasım 2002, pg. 3.2
  14. ^ "Arşivlenmiş kopya". 6 Mart 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  15. ^ "Arşivlenmiş kopya". 2 Nisan 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  16. ^ "Arşivlenmiş kopya". 16 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  17. ^ "Arşivlenmiş kopya". 13 Ekim 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  18. ^ "Arşivlenmiş kopya". 8 Ağustos 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  19. ^ "Arşivlenmiş kopya". 10 Haziran 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  20. ^ "Arşivlenmiş kopya". 27 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  21. ^ "Arşivlenmiş kopya". 27 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  22. ^ "Arşivlenmiş kopya". 27 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  23. ^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 
  24. ^ "Arşivlenmiş kopya". 21 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2007. 


İlgili Araştırma Makaleleri

Hidrojen teknolojileri, hidrojen ekonomisi ile ilgili teknolojilerdir. Hidrojen elde etme, depolama ve işleme alanlarında yeni yöntemler bulunması ve geliştirilmesi ile ilgilidir. Hidrojen teknolojileri iklim değişikliği'nin önlenmesi ve çeşitli tüketim amaçları ile temiz bir enerji kaynağı yaratması açısından çok önemlidir.

Hidrojen ekonomisi, taşıtların ve elektrik dağıtım şebekesinin dengelenmesi için ihtiyaç duyulan enerjinin, hidrojen (H2) olarak depolandığı, varsayılan bir gelecek ekonomisidir.

Elektrokimya, kimya biliminin bir alt dalı olup elektronik bir iletken ile iyonik bir iletken (elektrolit) arayüzeyinde gerçekleşen reaksiyonları inceler. Elektrokimyada amaç kimyasal enerji ve elektrik enerjisi arasındaki değişimi incelemektir.

<span class="mw-page-title-main">Elektro galvanik yakıt hücresi</span>

Elektro galvanik yakıt hücresi, dalgıç tüpleri ve tıbbi cihazlardaki oksijenin konsantrasyonunu ölçmede kullanılan bir cihazdır.

<span class="mw-page-title-main">Çinko-hava pili</span>

Çinko-hava pili,, tekrar doldurulamayan piller grubunda olup, çinkonun, havanın oksijeni ile oksidasyonu yoluyla çalışırlar. Yüksek enerji yoğunluğuna sahiptirler ve üretilmeleri ekonomiktir. İşitme cihazlarında ve elektrikli araçlarda kullanılırlar.

Biyolojik yakıt hücresi, mikro-organizmaların katalitik reaksiyonu ile kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir aygıttır.

Tersinir yakıt hücresi, A kimyasalını tüketerek elektrik ve B kimyasalı üreten, sonra da terisinir olarak, B kimyasalını ve elektrik tüketerek A kimyasalını üreten bir yakıt hücresidir.

<span class="mw-page-title-main">Doğrudan metanol yakıt hücresi</span>

Doğrudan metanol yakıt hücresi, proton değişim membranlı yakıt hücresi'nin alt kategorisi olup yakıt (metanol (CH3OH)) doğrudan yakıt hücresine beslenir. Metanolün depolanması hidrojene nazaran daha kolaydır, zira yüksek basınç ve düşük sıcaklık gibi şartlar gerektirmez (metanol -97.0 °C ile 64.7 °C arasında sıvıdır).

Proton değişim membranlı yakıt hücresi, sabit ve portatif kullanım alanlarının yanı sıra taşımacılık sektöründe de kullanımı için geliştirme çalışmaları sürmektedir. Belirgin özellikleri arasında düşük sıcaklık/basınç aralığı ve polimer elektrolit yapay membranı sayılabilir.

Katı oksit yakıt hücresi, yakıttan doğrudan elektrik üreten, elektrokimyasal bir dönüşüm aygıtıdır. KOYH nin elektrolit malzemesi katı oksit veya seramiktir. Seramik yakıt hücreleri, polimer esaslı olanlardan çok daha yüksek sıcaklıklarda çalışırlar.

Alüminyum-hava pilleri, havadaki oksijenin alüminyum ile reaksiyonundan elektrik üretir. Tüm piller arasında en yüksek enerji yoğunluklarından birine sahiptirler, ancak yüksek anot maliyeti ve geleneksel elektrolitler kullanılırken çıkan yan ürün sorunları nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar. Bu durum, kullanımlarını esas olarak askeri uygulamalarla sınırlamıştır. Bununla birlikte, alüminyum pillere sahip bir elektrikli araç, bir lityum iyon pilin menzilinin sekiz katına kadar potansiyele sahiptir.

MARTI-İTÜ, Türkiye'de inşa edilen ilk hidrojenli teknedir. İstanbul Teknik Üniversitesi'nin çeşitli mühendislik bölümlerinde eğitim gören 32 öğrenci ve danışman akademisyenler tarafından tasarlanmış olan tekne, Türk tersanelerinde inşa edilmiştir. Teknenin adı, Türk Deniz Kuvvetleri envanterindeki Doğan sınıfı hücumbotlardan biri olan TCG Martı (P-341) gemisinin adından ve martının İstanbul'un simgelerinden biri olmasından esinlenerek verilmiştir. 14 Aralık 2011 tarihinde İstanbul Teknik Üniversitesi Ayazağa Yerleşkesi'nde bulunan yapay gölette suya indirilmiş ve deneme sürüşleri yapılarak çeşitli basın kuruluşlarının katılımıyla kamuoyuna tanıtılmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Çinko-karbon pil</span>

Çinko-karbon pil uygun bir elektrolit aracılı çinko ve manganez dioksit arasındaki elektrokimyasal tepkimelerden bir çinko metal elektrodu ile bir karbon çubuk arasında 1,5 volt potansiyel sağlayan kuru bir pildir. Genellikle uygun bir şekilde negatif potansiyele sahip anot görevi gören bir çinko kutu içinde, buna karşın atıl karbon çubuğu pozitif katotta paketlenir. Genel amaçlı piller muhtemelen bazı çinko klorür çözeltisi ile karıştırılmış amonyum klorür sulu bir macunu elektrolit olarak kullanılabilir. Ağır iş tiplerinde öncelikle çinko klorürden oluşan bir macun kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-hidrojen pil</span>

Nikel-hidrojen pil Nikel ve hidrojene dayanan şarj edilebilir bir elektrokimyasal güç kaynağıdır. Bir nikel-metal hidrit pilinden (NIMH), 1200 psi basınca kadar basınçlı bir hücrede depolanan, gaz halindeki hidrojen kullanılarak farklıdır. Nickel-hidrojen pil, 25 Şubat 1971 tarihinde Alexandr Ilich Kloss ve Boris Ioselevich Tsenter tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde patentlendi.

<span class="mw-page-title-main">Gümüş oksit pil</span>

Gümüş oksit pil ağırlık oranı açısından çok yüksek bir enerjiye sahip olan bir primer hücredir. Düğme hücreler olarak küçük boyutlarda ya da gümüş oksit kimyasının üstün performansının maliyet unsurlarından daha fazla olduğu geniş özel tasarımlı pillerde mevcuttur. Bu daha büyük hücreler çoğunlukla askeri uygulamalar, örneğin MK-37 Torpido ya da alfa sınıfı denizaltılarda bulunur.

Silikon hava pili Technion - İsrail Teknoloji Enstitüsü'ndeki Grand Technion Enerji Programında Prof. Ein-Eli tarafından yönetilen bir ekip tarafından icat edilen yeni bir pil teknolojisidir.

<span class="mw-page-title-main">Metal-hava elektrokimyasal hücre</span>

Metal-hava elektrokimyasal hücre, saf metalden yapılmış bir anod ve çevre havasının harici bir katodunu, tipik olarak bir sulu elektrolit ile kullanan bir elektrokimyasal hücredir.

Hidrojen yakıtı, oksijenle yakılan sıfır karbonlu bir yakıttır. İçten yanmalı motorlarda ve yakıt hücrelerinde kullanılabilir. Uzun yıllardır yakıt hücreli otobüslerde kullanılmaktadır ve binek otomobiller gibi ticari yakıt hücreli araçlarda da kullanılmaya başlanmıştır. Ayrıca uzay araçlarının çalıştırılmasında da yakıt olarak kullanılmaktadır. 2018 itibarıyla hidrojenin büyük bir bölümü (~%95) buhar reformasyonu ya da kısmi metan oksidaysonu ve kömür gazlaştırma gibi fosil yakıtlardan elde edilir. Geriye kalan bölümü suyun elektrolizi, güneş termokimyası gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla elde edilir.

<span class="mw-page-title-main">Akış pili</span> Akış Bataryası

Akış pili veya redoks akış pili, bir zarın iki tarafında sistemden pompalanan sıvılarda çözünmüş iki kimyasal bileşen tarafından kimyasal enerjinin sağlandığı bir tür elektrokimyasal hücredir. Hücre içindeki iyon transferi, her iki sıvı da kendi ilgili alanlarında dolaşırken zar üzerinden gerçekleşir. Hücre voltajı kimyasal olarak Nernst denklemi ile belirlenir ve pratik uygulamalarda 1,0 ila 2,43 volt arasında değişir. Enerji kapasitesi elektrolit hacminin, güç elektrotların yüzey alanının bir fonksiyonudur.

Proton exchange veya polimer elektrolit membran (PEM), genellikle iyonomerlerden yapılmış, protonları iletirken aynı zamanda oksijen ve hidrojen gazı gibi bir elektronik yalıtkan ve reaktan bariyeri görevi görecek şekilde tasarlanmış yarı geçirgen bir membrandır. Bir proton değişim membranın temel işlevi şudur: reaktanların ayrılması ve membran boyunca doğrudan bir elektronik yolu bloke ederken protonların taşınması.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.