HİDROJEN
YAKIT PİLLERİ
Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Hidrojen Yakıt Pilleri
Dünya gelişiyor. Gelişimle birlikte yakıt, su, elektrik
ihtiyacı aynı oranda artıyor. 2008 yılının verilerine
göre Dünya’nın enerji kullanımı 143,851 terawatt-
saat [1]. Bu enerji miktarını hayal edebilmek için
şöyle bir örnek verebiliriz. 143,851 terawatt-
saat küçük bir kettle’ı 15 milyar yıl çalıştırmak
için gereken enerjiye eşittir (15 milyar yıl,
evrenin yaklaşık yaşıdır). Bu enerjinin çoğu, “Fosil
Yakıtları” adını almış kömür ve petrolden üretilir.
Fosil Yakıtları adını, canlı organizmaların fosil
kalıntılarından alır. Fosil yakıtlar, organik kalıntıların
(fosillerin) oksijensiz ortamda milyonlarca yıl
boyunca, çözülmesi ile oluşur.
Dünya’nın birincil enerji üretiminin %22’si ve
elektrik üretiminin yaklaşık %39’u kömüre dayalıdır.
Bu enerji kaynağında kömür yakılarak ısısından
buhar elde edilir ve buhar, türbinleri döndürerek
enerji üretilmiş olur.
Rüzgarın kinetik enerjisini önce mekanik enerjiye
ve sonra elektrik enerjisine çeviren büyük türbinler,
rüzgar enerjisini kullanmamızı sağlar. Fakat bu
kadar çevirimden sonra verim elbette düşer.
Termodinamiğin birinci yasasına göre enerji korunur
fakat ikinci yasasına göre enerji çevrimi arası verim
kaybı olması zorunludur.
Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan bir diğer
yenilenebilir enerji kaynağı ise kaynak olarak en basit
elementi kullanan yakıt pilleridir (yakıt hücreleri).
Yakıt hücreleri, yarı geçirgen membrandan oluşan,
en basit haliyle 2 hidrojenle 1 oksijeni birleştirerek
ve bu esnada elektronları anot’tan geçirerek elektrik
üretilmesini sağlayan enerji kaynağıdır.
Tek atığı sudur.
2016 yılı tarihe geçen en sıcak yıldı. Ve bu sıcaklık
artışının başlıca sorumlusu; Dünya’ya fosil yakıtlarla,
arabalarla ve bunun gibi nedenlerden dolayı
saldığımız karbondioksit. Fakat enerji üretirken
atmosfere karbondioksit salmayan diğer enerji
kaynaklarıda var. Bu enerji kaynakları için;
-Güneş Enerjisi
-Rüzgar Enerjisi ve
-Hidroelektrik’i sayabiliriz.
Türkiye’de güneş ışınım verilerine bakıldığında
[3] 1100-7700 W-h/m2 rakamları arasında
değiştiğini görebiliyoruz. Türkiye’de bir evin saatlik
[4] elektrik kullanımına bakıldığında 351 W-h/
m2 gibi bir rakama ulaşıyoruz. Basit bir hesapla
aslında Güneşin enerjisinin en kötü mevsimlerde 3
eve, en iyi mevsimlerde (en çok güneş ışınımının
yaşandığı zamanları kastediyorum) 21 eve elektrik
sağlayabildiğini görebiliyoruz. Fakat enerji çevrimleri
bu kadar basit değildir. Bunun sebebi güneş
panellerinin verimidir. Verim kaybı, genellikle Güneş
fotonlarının panele dik düşmemesinden ve yarı-
iletken verimsizliğinden kaynaklanır.
27
Figür 1 Hidrojen Yakıt Hücresi [2]
Bu sistemde hidrojen ve oksijen ayrı
yerlerden sisteme girer. Oluşan reaksiyonlar
şu şekildedir;
(1.2)
2H 2 →4H + + 4e -
Bu reaksiyonda serbest bırakılan elektron
telden geçerek bir akım oluşturur. Sonraki
reaksiyon, hidrojen ve oksijen arasında
gerçekleşerek atık olarak su oluşturur.