devamı. - Anorganik.Org

HİDROJEN ENERJİSİ VE SODYUM BORHİDRÜRLÜ YAKIT PİLLERİ
Prof. Dr. Halis ÖLMEZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi
1. HİDROJEN ENERJİSİ
Endüstri devriminden günümüze kadar birincil enerji kaynaklarında sistemli bir değişim
olduğu bilinmektedir. Son 100-150 yıldır temel enerji kaynakları katıdan (kömür) sıvıya
(petrole) ve içinde bulunduğumuz yıllarda da sıvıdan gaza (doğal gaz, LPG) kısmi bir
dönüşüme uğramıştır. Bu geçişin hidrojenle devam etmesi beklenmektedir
Hidrojen 1500'lü yıllarda keşfedilmiş evrenin en basit ve en çok bulunan elementi olup
renksiz, kokusuz, havadan 14,4 kez daha hafif ve zehirsiz bir gazdır. Güneş ve diğer
yıldızların termonükleer reaksiyonla vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup evrenin temel
enerji kaynağıdır. Normal basınçta kaynama noktası -252 °C, kritik sıcaklığı -234 °C, kritik
basıncı 12,8 atm ve kritik yoğunluğu 0,031 gcm-3'dür. Sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki
hacminin 1/700'ü kadardır. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en
yüksek enerji içeriğine sahiptir (yanma ısısı = -242 kJmol-1 = -121 MJkg-1). 1 kg hidrojenin
enerjisi 2,1 kg doğal gazın veya 2,8 kg petrolün enerjisine denktir. Ancak hidrojenin birim
enerji başına hacmi yüksektir. Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, bileşikler halinde
bulunur. En çok bilinen bileşiği ise sudur. Isı enerjisi gerektiren her alanda kullanımı temiz ve
kolaydır. Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında,
H2 + O2  H2O
reaksiyonu gereği su buharı ve kısmen azot oksitler (NOx) dışında çevreyi kirletici ve sera
etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde (CO, CO2, CnHm, SOx gibi) üretimi söz
konusu değildir.
Araştırmalar, mevcut şartlarda hidrojenin diğer yakıtlardan yaklaşık üç kat pahalı olduğunu ve
yaygın bir enerji kaynağı olarak kullanımının hidrojen üretiminde maliyet düşürücü teknolojik
gelişmelere
bağlı
olacağını
göstermektedir.
Bununla
birlikte
elektrik
enerjisinin
depolanamaması, hidrojeni bir depolama aracı olarak gündemde tutmaktadır. Nitekim
hidroelektrik enerji kaynağı bol olan Kanada ve Yeni Zelanda gibi ülkeler bu doğrultuda
programlar başlatmışlardır. Bu yaklaşım, hidroelektrik santrallerinin belirli yoğunlukta sürekli
çalışmasını esas almakta, ihtiyaç fazlası enerji ise suyun elektrolizi ile hidrojen üretiminde
değerlendirilmekte ve bu şekilde enerji depolanmaktadır, Şekil 1.a. Kanada'da hidroelektrik
santrallerinden elde edilen enerji, sıvı hidrojene dönüştürülmekte ve Avrupa'ya toplu taşım vb
amaçları için ihraç edilmektedir. Hidrojenin gündemde olabileceği diğer bir alan ulusal
şebekeden uzak bölgelerde izole enerji sistemlerinin oluşturulmasıdır, Şekil 1.b. Burada temel
enerji kaynağı güneş, rüzgar vb'dir ve üretilen elektrik enerjisi hidrojen olarak depolanır.
Sistem depolanan enerjinin gerektiği hallerde yakıt pili vasıtası ile elektrik enerjisine
dönüştürülmesini esas alır. Kısaca, elektriğe 20. yüzyılın enerji taşıyıcısı, hidrojene de 21.
yüzyılın enerji taşıyıcısı denilebilir.
a)
ULUSAL
ELEKTRİK
ŞEBEKESİ
ELEKTRİK ENERJİSİ
GÜNEŞ
PİLİ
SU
ELEKTROLİZ
ÜNİTESİ
H2
HİDRÜR DEPO
RÜZGAR
TÜRBİNİ
H2
YAKIT
PİLİ
b)
Şekil 1. a, İhtiyaç fazlası ulusal şebeke enerjisinin depolanması ve yakıt pilinde kullanımı,
b, Ulusal şebeke dışı sistemlerde, güneş pili ve/veya rüzgar türbini ile üretilen
elektrik enerjisinin depolanması ve yakıt pilinde kullanımı.
2. HİDROJEN ÜRETİMİ VE DEPOLANMASI
Dünyanın giderek artan enerji gereksinimini, çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir olarak
sağlayabilecek en ileri teknolojinin hidrojen enerji sistemi olduğu kabul edilmektedir.
Dünyada her yıl 500 milyar m3 kadar hidrojen üretilmekte, depolanmakta, taşınmakta ve
kullanılmaktadır. En büyük kullanıcı payına kimya sanayii, özellikle petrokimya sanayii
sahiptir. Ülkemizde suni gübre sanayii (25000m3), bitkisel yağ (margarin) üretimi (16000m3),
petrol rafinerleri (1200m3), petrokimya endüstrisi (30.000m3) ve çeşitli yerlerde kullanılmak
üzere, basınçlı silindirlerde gaz veya sıvı hidrojen üretimi yapılmaktadır. Enerji üretimi
amacıyla ticari boyutlu hidrojen üretimi mevcut değildir. Hidrojenin üretim kaynakları bol ve
çeşitlidir. Kömür ve doğalgaz gibi fosil yakıtlardan elde edilebildiği gibi güneş, rüzgar,
hidrolik enerji gibi yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak suyun elektrolizinden,
biyokütleden ve biyoteknolojik süreçlerle üretimi mümkündür. Günümüzde hidrojen ağırlıklı
olarak doğal gazın su buharı ile reaksiyonundan elde edilmektedir.
Hidrojenin belki de en önemli özelliği depolanabilir olmasıdır. Bilindiği gibi, günümüzde
büyük miktarlarda enerji depolamak için hala uygun bir yöntem bulunmuş değildir. Eğer
bugün hidroelektrik santrallerinden elde edilen enerjinin depolanması mümkün olsaydı, enerji
sorununu bir ölçüde çözmek mümkün olabilirdi. Ancak, elektrik enerjisi için bilinen en iyi
depolama yöntemi hala akümülatörlerdir.
Hidrojen gaz veya sıvı olarak saf halde tanklarda depolanabileceği gibi, fiziksel olarak karbon
nanotüplerde veya kimyasal olarak hidrür şeklinde depolanabilmektedir.
Hidrojenin gaz şeklinde depolanmasında yüksek basınç nedeniyle tank ağırlıkları problem
yaratmaktadır. Hidrojen gazını depolamanın belki de en ucuz yöntemi, doğal gaza benzer
şekilde yeraltında, tükenmiş petrol veya doğal gaz rezervuarlarında depolamaktır. Hidrojenin
gaz halde kapladığı hacmi küçültmek için hidrojeni sıvı halde depolamak gereklidir. Bunun
için de yüksek basınç ve soğutma işlemine ihtiyaç vardır. Sıvılaştırılmış hidrojen yüksek
basınç altında ve -234 °C'nin altındaki sıcaklıklarda çelik tüpler içinde depolanabilir. Bu
yöntem orta veya küçük ölçekte depolama için en çok kullanılan ancak büyük miktarlar için
oldukça pahalı olan bir yöntemdir. Çünkü hidrojen enerjisinin yaklaşık ¼'ü sıvılaştırma işlemi
için harcanır. Uzay programlarında, roket yakıtı olarak sürekli şekilde kullanılan sıvı hidrojen
düşük sıcaklıktaki tanklarda depolanmaktadır.
Son yıllarda yapılan çalışmalar sonucu hidrojen karbon nanotüplerde de depolanabilmektedir.
Karbon nanotüpler kısaca grafit tabakaların tüp şekline dönüşmüş halidir. Çapları 10-20
nanometre mertebesinde, boyları ise mikron seviyesindedir.
Hidrojen kimyasal olarak metallerde ve alaşımlarda hidrür olarak depolanabilmektedir. Metal
hidrürler (MHx) hidrojen depolamak için çok uygundurlar. Özellikle son 10 yıldır yüksek
depolama kapasiteleri nedeniyle alüminyum ve bor içeren kompleks hidrürler yoğun olarak
çalışılmaktadır. Metal hidrürler şeklinde hidrojen depolama reaksiyonu basit olarak,
M + (x / 2)H2  MHx
şeklindedir.
Bor içeren kompleks hidrürler sıvı koşullarda kullanılması nedeni ile de önem taşımakta ve
katı halde ağırlıkça % 10,5 hidrojen içeren sodyum borhidrürü (NaBH4) esas almaktadır.
NaBH4,. katalizörlü çözelti ortamında aşağıdaki reaksiyona göre hidrojenini verir ve sodyum
metaborata (NaBO2) dönüşür.
NaBH4(s) + H2O  4H2 + NaBO2
Görüleceği üzere reaksiyon sonucu açığa çıkan hidrojen miktarı hidrür şeklinde bağlı olan
hidrojenin iki katıdır. NaBH4'de bulunana eşit miktarda hidrojen suyun bozunması ile açığa
çıkar. H2O ve NaOH ilavesi ile NaBH4'ün çözeltideki miktarı ağırlıkça % 20-35 arasında
olabilmekte, bu da sistemde ağırlıkça % 4,4-7,7 arasında hidrojenin depolanmasına imkan
vermektedir. NaBH4 şeklinde hidrojen depolamanın en önemli üstünlüğü depolanan
hidrojenin oda sıcaklığında geri alınabilmesi ve geri alımın katalizör yardımı ile kolaylıkla
kontrol edilebilmesidir. NaBH4'ün hidrojen amaçlı kullanımında en önemli darboğaz, oluşan
NaBO2'ın tekrar NaBH4'e dönüştürülmesidir. Bu konudaki çalışmalar ağırlıklı olarak;
hidrürün üretimini, sisteme uygun katalizörün geliştirilmesini ve reaksiyon sonucu oluşan
NaBO2'ın tekrar NaBH4'e dönüştürülmesini esas almaktadır.
Sodyum borhidrürün diğer hidrojen taşıma ortamlarına göre avantajları aşağıda özetlenmiştir.

Ağırlıkça % 20 hidrojen depolayabilir,

Yanıcı/patlayıcı değildir,

Reaksiyon kolayca kontrol edilebilir,

Hidrojenin yarısı hidrürden, diğer yarısı ise sudan gelir,

Katalizör ve sodyum metaborat tekrar kullanılır.
3. YAKIT PİLLERİ
Fosil yakıtların giderek azalması ve fosil yakıtların enerji üretiminde kullanılmalarının neden
olduğu olumsuz çevresel etkiler, yeni ve temiz enerji üretim kaynaklarına yönelmeyi zorunlu
kılmaktadır. Hidrojen enerjisi, yerel olarak üretimi mümkün, kolayca ve güvenli olarak her
yere taşınabilen, taşınması sırasında az enerji kaybı olan, ulaşım araçlarından ısınmaya,
sanayiden mutfaklarımıza kadar her alanda yararlanacağımız bir enerji çeşididir. Hidrojen
içten yanmalı motorlarda doğrudan kullanımının yanı sıra katalitik yüzeylerde alevsiz
yanmaya da uygun bir yakıttır. Ancak dünyadaki gelişim, hidrojeninin yakıt olarak
kullanıldığı yakıt pili teknolojisi doğrultusundadır. Yakıt pilleri 1839'da keşfedilmiş, 1932'de
üzerinde gelişmeler sağlanmış ve 1952 yılında NASA tarafından uzay çalışmalarında enerji
sağlayıcı olarak kullanılmıştır. 1960'lı yıllarda ilk yakıt hücreli traktör yapımı ile kara
ulaşımında kullanıma sunulmuş, 1980'li yıllarda yakıt hücreli tren, 1990'lı yıllarda yakıt
hücreli denizaltı ve uçak ile gelişim göstermiş, kara araçlarında, güç santrallerinde yaygın
araştırma ve uygulama konusu olmuştur. Yüksek verimlilikleri ve düşük emisyonları
nedeniyle son yıllarda özellikle ulaştırma (otomotiv) sektörü başta olmak üzere sanayi ve
hizmet sektörlerinde başarı ile kullanıma sunulmuştur. Yakıt pillerinin temiz taşıt
teknolojisinde devrim yapacağı düşünülmektedir. Yakıt pilleri, cep telefonlarının ihtiyacını
karşılayacak kadar az güç veya bir kente yetebilecek kadar çok güç üretebilecek kapasitelerde
tasarlanabilmektedir. Bu nedenle, ulaşım araçlarından evsel ve endüstriyel uygulamalara
kadar geniş bir kullanım potansiyeline sahiptirler. Yakıt pili piyasasının büyüklüğünün
gelecek birkaç yıl içerisinde 1-2 milyar dolara, gelecek on yıl içerisinde ise 20 milyar dolara
kadar çıkması beklenmektedir.
Yakıt pilleri, kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir ve yakıt
olarak hidrojeni kullanır. Yakıt pilleri, benzin motorlarının 2-3 katı olan % 60'ın üzerindeki
termik verimlerine ek olarak temiz, çevreye zarar vermeyen ve yüksek verimde çalışan enerji
dönüşüm sistemleridir. Bu sistemde, hidrojen (H2) ve oksijen (O2) arasındaki elektrokimyasal
reaksiyon (suyun elektrolizinin tam tersi) ile, bir buhar kazanı veya türbin kullanılmaksızın
doğrudan elektrik enerjisi üretilir. Yakıt pilleri sürekli çalışan piller veya elektrokimyasal
makineler olarak da bilinir.
Yakıt pilleri çalışma sıcaklığı, elektrolit tipi ve yakıt tipine göre sınıflandırılır. Yakıt pilinin
çalışma sıcaklığı 150 °C'den düşükse, "düşük sıcaklık yakıt pili", 500-1000 °C arasında ise
"yüksek sıcaklık yakıt pili" olarak adlandırılır. Düşük sıcaklık yakıt pillerinin hidrojen gibi
basit yakıt ve platin gibi iyi ve pahalı katalizör gerektirmelerine karşı, yüksek sıcaklık yakıt
pilleri hidrokarbon yakıt ve daha ucuz katalizör kullanabilme potansiyeline sahiptir.
Kullanılan elektrolit asidik veya bazik olabilir. Yakıt pili yakıtları genellikle hidrojen, doğal
gaz (metan), metanol ve propandır.
Yakıt pilleri, bünyesinde kullanılan elektrolitin tipine göre ise, "fosforik asit yakıt pili, katı
oksit yakıt pili, erimiş karbonat yakıt pili, polimer elektrolit yakıt pili (PEM), alkali
yakıt pili" gibi çeşitli isimler alır.
Şekil 2'de, çevre havası ve hidrojen kullanan bir yakıt pilinin şeması görülmektedir. Pilde,
elektrolit olarak potasyum hidroksit (KOH) çözeltisi kullanılmakta ve pil esas olarak iç içe
geçmiş gözenekli iki karbon tüpten oluşmaktadır. İç tüpten hidrojen akışı başladığı anda pilde
elektrik üretimi başlar. Hava ile temasta olan dış tüpten geçerken oksijen havadan ayrışır ve
pile girer
Şekil 2, Çevre havası ve hidrojen kullanan yakıt pili.
H2|KOH|O2 ifadesiyle tanımlanan bu pilin hidrojen elektrotunda, H2 + 2 OH-  2 H2O + 2 e-,
oksijen elektrotunda, ½ O2 + H2O + 2 e-  2 OH- ve toplam olarak H2 + ½ O2  H2O
kimyasal reaksiyonları gerçekleşir. KOH ise iletkenliği sağlar. Bir hidrojen-oksijen yakıt
pilinin ideal verimi 0,83'dür ve kutupları arasındaki elektrik potansiyeli ise 1,23 V kadardır.
Atık olarak su ve ısı elde edilmesi ve özellikle minimum seviyedeki azot oksit emisyonları
(yayımı) yakıt pillerini avantajlı kılar. İçten yanmalı motorlarda toplam kontrol edilemeyen
emisyonlar 2370 ppm, gaz türbinli sistemlerde 120 ppm olduğu halde, yakıt hücreli
sistemlerde sadece 5 ppm'dir.
Yakıt pilleri, boyutlarının küçük olması, yüksek verimle çalışmaları, fosil yakıtlardan daha
yüksek dönüşüm elde edebilmeleri ve atık ısılarının kullanılabilir olmasının yanı sıra
taşınabilir olmaları, hareketli parça içermemeleri, kullanıcıya yakın ve kısa sürede inşaa
edilebilmeleri, inşa edilecek alanda çok az çevre kısıtlamaları gerektirmeleri, yakıt olarak saf
hidrojenin yanı sıra doğal gaz, metanol veya kömürden üretilen gazların kullanılabilmesi,
sessiz çalışmaları, çevre ve gürültü kirliliğine neden olmamaları ve katı atık problemlerinin
olmaması gibi avantajlara sahiptir.
Sodyum Borhidrür ve Yakıt Pilleri
Yakıt pillerinde hidrojen sağlayıcı olarak kullanılan ve dünyanın da üzerinde yoğun olarak
çalıştığı bir bor bileşiği olan sodyum borhidrürün enerji üretimindeki rolü giderek
artmaktadır. Yakıt pillerinde sodyum borhidrür, 1. Yakıt pili dışında hidrojen üretiminde, 2.
Doğrudan yakıt pilinde olmak üzere başlıca iki şekilde kullanılabilmektedir. Yakıt pili
dışında, katalizörlü sodyum bohidrür çözeltisi hidrojen üretim biriminden geçirilerek
hidrojene dönüştürülmekte ve bu hidrojen düşük sıcaklık yakıt pillerinde kullanılmaktadır. Bu
sistemde, sodyum borhidrür sulu ortamda katalitik olarak hidrojen verir. Bu teknoloji,
özellikle hidrojen taşınması ve depolanmasında ağırlık, hacim ve güvenlik gibi sorun olan
uygulamalarda önemlidir.
Doğrudan sodyum borhidrür yakıt pilinde ise, hidrojen üretim ara kademesi olmadan
doğrudan sodyum borhidrür yakıt olarak kullanılmakta ve elektrik enerjisi üretilmektedir.
Doğrudan sodyum borhidrür yakıt pili özellikle güç gereksinimi düşük olan taşınabilir sivil
(telefon, radyo, küçük televizyon, el süpürgesi, vb) ve askeri (yerel aydınlatma, seyyar telsiz,
telefon, elektronik harp cihazları, radyo, personel ısıtma, insansız araçlar, sensör vb.)
uygulamalarda öneme sahiptir.
Yakıt Pili Uygulamaları
Yakıt pillerinin, özellikle temiz ulaşıma çözüm araştırmaları kapsamında, otomotiv enerji
kaynağı olarak kullanımı konusundaki çalışmalar giderek yoğunlaşmaktadır. Otomotiv
uygulamaları için önerilen sodyum borhidrürlü yakıt pilli sistem şematik olarak Şekil 3'te
verilmiştir.
NaBH4
çözelti
deposu
H2 + H2O
gazları
Pompa
Katalizör
Gaz-sıvı
ayrıştırıcı
Nem
ayırıcı
H2
NaBO2
çözelti
deposu
NaBO2
çözeltisi
Yakıt pili
Şekil 3, Otomotiv uygulamaları için sodyum borhidrür çözeltili yakıt pili sistemi.
Şekil 4'te yakıt pili ile güçlendirilen iki test otomobili görülmektedir.
Şekil 4, Yakıt pili ile güçlendirilen iki otomobil
Yakıt pili kullanan ve araştırma amacıyla imal edilen ilk taşıt, yakıt pili ve batarya kullanan
hibrit bir taşıttır. Bu taşıtta yakıt pili ile batarya birbirine paralel bağlanmıştır. Yakıt pili,
kararlı sürüş güç kaynağı ve batarya şarjı için kullanılırken; batarya, ilk hareket ve hızlanma
için geçici olarak ilave güç sağlamaktadır. Şekil 5'te şematik olarak görülen fosforik asit
(H3PO4) elektrolitli yakıt pili, günümüzde teknolojik olarak en fazla geliştirilmiş olan yakıt
pili olarak tanımlanmıştır. Pil, çevre havasını ve metanol gibi yakıtlardan elde ettiği hidrojeni
kullanmaktadır. 15 kW gücündeki pilin ağırlığının 237 kg, hacminin 0,25 m3 olduğu,
atmosferik basınçta ve 177 °C çalışma sıcaklığında, 87 voltta 181 amper verdiği, pilin güç
düzeyinin, eleman sayısı veya aktif yüzey alanı ile değiştirilebildiği ifade edilmiştir.
Şekil 5, Metanol ve hava kullanan fosforik asitli yakıt pili
4. HİDROJEN ENERJİSİ TEKNOLOJİSİNİN DÜNYADAKİ GELİŞİMİ
Daha önce de belirtildiği gibi, yakıt pili teknolojisi ile hidrojenden elektrik enerjisi elde
edilmektedir. Bugüne kadar yakıt pillerini çeşitli yönleriyle inceleyen 200'den fazla araştırma
NASA tarafından desteklenmiştir. Apollo ve Space Shuttle görevlerinde güvenli olarak
elektrik (ve su) sağlamış olmaları nedeniyle, yakıt pilleri uzaydaki rollerini ispatlamış
bulunmaktadır. Bu başarılar, 1960'larda, yakıt pillerinin dünyanın enerji problemlerinin
tümüne çözüm olabileceği tahminlerine yol açmış ve 2000'li yıllarda ülkelerin enerji
politikalarında önemli yer tutmaya başlamıştır.
Amerika 200 kW enerji sağlayan fosforik asit tipi yakıt pilinin pazarlamasını yapmaktadır.
Japonya'da 11 MW'lık elektrik santrali Rokko adasının elektrik ve ısı ihtiyacını karşılamakta
ve Tokyo'da şehrin elektrik ihtiyacının 40000 kW'lık bölümü hidrojen enerji sistemlerinden
sağlanmaktadır. Kanada PEM tipi yakıt pili kullanan, 250 kW elektrik, 230 kW ısısal güce
sahip jeneratörleri satışa sunmuştur. Honda araştırma ve geliştirme bölümü, doğal gazdan
yakıt pilli araçlar için hidrojen üreten, elde edilen elektriğin ve sıcak suyun yine üretildiği
evde kullanımını sağlayan "Hidrojen Ev Enerji İstasyonu" adlı proje başlatmıştır. Almanya'da
Neurenburg yakınlarında güneş hidrojen tesisi, depolama sistemi ve hidrojen kullanma
sistemleri kurulmuştur. Almanya ayrıca Suudi Arabistan ile ortak yürüttüğü Hysolar programı
ile Suudi Arabistan'ın Riyad yakınında güneş hidrojen üretim tesisi kurmayı planlamaktadır.
Suudi Arabistan bu tesiste üretilen hidrojeni ihraç edecektir. İzlanda'da ise 2030 yılına kadar
tamamen hidrojen enerjisine geçilmesi planlanmıştır. Dünyanın ilk hidrojen dolum istasyonu
İzlanda'da açılmıştır. Brezilya ve Güney Amerika'da en büyük hidrogüç tesisi Haipu'dur.
Burada elektrolitik hidrojen gazı üretilmektedir.
Ulaşım sektöründe, yakıt pili ile çalışan araçların geliştirilmesi, petrol tüketimini azaltacağı
gibi, araçlardan kaynaklanan hava kirliliğini de minimum düzeye indirecektir. Yakıt pilli
otobüs üretimini gerçekleştiren Kanada'nın yanı sıra, dünyanın önemli otomotiv firmaları
yakıt pilleri ile çalışan otomobilleri ticari anlamda üretmek çabasındadırlar. 1993'ten bu yana
çok sayıda örnek araç üretilmiştir. % 15-20 hidrojen ve % 80- 85 doğal gaz karışımından
oluşan hytane adlı yakıt ile çalışan yeni bir otobüs 1993 yılından beri Montreal'de (Kanada)
denenmektedir. Taşıtların yanı sıra, hidrojenin içten yanmalı motorlar veya yakıt pilleri
aracılığıyla kullanımıyla ilgili olarak, Kanada demiryolları için Lokomotifler ile Almanya,
Avustralya ve Kanada donanmaları için denizaltılar da imal edilmiştir. Genellikle bu araçlarda
sistem elektrik motoru ile hareket eder, motor, piston, krank ve şanzıman yoktur. Hidrojen,
uzun yıllardır uzay mekiği ve diğer tüm roketlerde rakipsiz bir yakıt olarak kullanılmaktadır.
Ancak, bunların dışında uçaklarda ilk kullanımı 1956 yılında B-57 Canberra deneme uçağında
gerçekleştirilmiştir. Sovyetler Birliği de 1988 yılında Tupolev-155 deneme uçağında yakıt
olarak hidrojen kullanmıştır. Airbus tipi uçakların yakıt olarak hidrojen kullanmasına 2007
yılında başlanacaktır. Sıvı hidrojen doğrudan veya dolaylı olarak motorları ve dış yüzeyi
soğutmak için de kullanılabileceği için, yüksek hızlı supersonik uçaklar için de ideal bir yakıt
olarak görülmektedir.
5. HİDROJEN ENERJİSİ VE TÜRKİYE
Türkiye yaklaşık % 65 payla dünyadaki en zengin ve kaliteli bor mineralleri (Şekil 6)
rezervlerine sahip bir ülkedir. Türkiye’nin, sahip olduğu bor cevherleri zenginliğini katma
değere dönüştürebilmesi, dünya bor pazarında sahip olduğu bu zenginliğiyle uyumlu bir yere
gelebilmesi için, yaygın olarak büyük miktarlarda kullanılabilecek bor bileşikleri üretimine
geçilmesi gereklidir. Türkiye Bor Araştırma Enstitüsü, katma değeri yüksek bor
bileşiklerinin üretilmesi ve kritik teknoloji alanlarında kullanılması için AR-GE faaliyetlerini
yürütmekte ve koordine etmektedir. Bu bileşiklere sodyum borhidrür üretimi ve yakıt
pillerinde kullanımı iyi bir örnektir. Bor Araştırma Enstitüsü’nün desteklediği “Sodyum
Borhidrür Sentezi ve Üretimi” ve “Doğrudan Sodyum Borhidrürlü Yakıt Pili Üretimi ve
Entegrasyonu” konulu iki proje TÜBİTAK MAM'da yürütülmektedir.
Hidrojen ve Hidrojen Enerjisi ile ilgili sevindirici bir gelişme de İstanbul'da "Birleşmiş
Milletler Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi'nin (ICHET)" kurulmasıdır.
Bu Merkeze ilişkin anlaşma, Türkiye ile Birleşmiş Milletler arasında, 21 Ekim 2003 tarihinde
Viyana'da imzalanmıştır. Ülkemiz ile birlikte, uluslararası enerji çevrelerinin büyük önem
verdiği ve geleceğin enerjisi olarak adlandırılan hidrojen enerjisi İstanbul Merkezinin başlıca
amacı, hidrojen ve hidrojen enerjisi ile ilgili her türlü araştırma ve geliştirme faaliyetleri
yapmak, yatırımcı kuruluşlar arasında koordinasyonu sağlamak, gelecekteki hidrojen
teknolojisi ve endüstrisinin uygulama alanlarını tespit etmektir.
SONUÇ
Başlangıçta uzay araçlarını güçlendirmek için geliştirilen yakıt pilleri, temiz, gürültüsüz ve
yüksek verimli bir güç kaynağı olarak gelecekte insanoğlunun enerji ihtiyacının önemli bir
bölümünün karşılanmasında ümit vermektedir. Halen sınırlı bazı alanlardaki güç ihtiyacını
karşılamakta olan yakıt pilleri, hidrokarbon yakıtları ve havayı kullanan tiplerinin
geliştirilmesiyle, yakın bir gelecekte otomotiv ve diğer alanlarda günümüzün geleneksel güç
kaynaklarına ciddi bir rakip olabilecektir. Ülkemizin bor cevheri potansiyeli dikkate
alındığında sodyum borhidrürlü yakıt pillerinin ülkemiz enerji üretimindeki önemi bir kat
daha artmaktadır.
Faydalanılan kaynaklar
1. M. Güvendiren, T. Öztürk, "Enerji Kaynağı Olarak Hidrojen ve Hidrojen Depolama",
Mühendis ve Makine, 523, 2003.
2. Elektrik İşleri Etüt İdaresi Gen. Müd. Web sitesi,
3. Gazi Üniversitesi OBİTET Web sitesi.
Şekil 6, Bor minerali