Bir asır kadar önce, Dünya’daki araba sayısı binlerle ifade ediliyordu. Bugün, milyarlarca araba var diyebiliriz. Gezegenimizdeki her yedi insan için kabaca bir tane araba düşüyor ve 2040 yılına kadar sayının 2 milyarı bulması bekleniyor. Birçok jeolog “Tepe Noktası” adını verdikleri bir noktaya geldiğimizi düşünüyor ve önümüzdeki on yıl içinde benzin (ve petrolden yapılan her şey) azalmaya başlayacak. Bu gerçekleşirse, tüm arabalarımız yakıtlarını nereden alacak?
Kısa vadeli çözüm: Mevcut otomobillerden daha iyi yakıt verimliliği elde etmektir.
Uzun vadede çözüm: Benzinli motorlardan ve dizelden, hiç bitmeyen hidrojen gazı ile çalışan akülere benzeyen elektrikli yakıt hücrelerine geçiş yapmak olabilir. Ses gürültüsü ve kirlilik içermez, henüz geliştirilen en temiz ve en yeşil güç kaynakları arasındadır.
Nasıl çalıştıklarına daha yakından bakalım!
Hidrojen Yakıtlı Araçlar Nasıl Çalışır?
Modern bir arabaya güç vermenin iki yolu vardır. Bugün yoldaki çoğu otomobil, petrol bazlı yakıt yakmak, ısı üretmek ve şanzımanı ve tekerlekleri sürmek için pistonları yukarı ve aşağı itmek için içten yanmalı bir motor kullanıyor. Elektrikli arabalar tamamen farklı bir şekilde çalışıyor. Bir motor yerine, tekerlekleri doğrudan süren elektrik motorlarına elektrik gücü besleyen pillere güvenirler. Hibrid otomobiller ise hem içten yanmalı motorlar hem de elektrik motorları bulunur ve sürüş koşullarına uyması için ikisi arasında geçiş yapılır.
Yakıt pilleri, içten yanmalı bir motor ile pil gücü arasındaki bir çarpıma benzer. İçten yanmalı bir motor gibi, bir tanktan yakıt kullanarak güç elde ederler (yakıt benzin veya dizel yerine basınçlı hidrojen gazı olmasına rağmen). Ancak, bir motordan farklı olarak, bir yakıt hücresi hidrojeni yakmaz. Bunun yerine, su yapmak için kimyasal olarak havadan oksijenle kaynaştırılır. Bir aküde olanlara benzeyen işlemde, elektrik serbest bırakılır ve bu, bir aracı sürebilen bir elektrik motoruna (veya motorlara) güç sağlamak için kullanılır. Tek atık ürün sudur ve o kadar saf ki içebilirsiniz! Yakıt hücrelerini asla bitmeyen piller olarak düşünün. İçlerindeki kimyasalları yavaş yavaş tüketmek yerine (normal piller gibi), yakıt hücreleri sabit bir hidrojen kaynağı ile çalışır ve tankta yakıt olduğu sürece elektrik üretmeye devam ederler.
Bir Yakıt Pili Hidrojenden Nasıl Elektrik Üretir?
Bir yakıt hücresinde olanlara elektrokimyasal reaksiyon denir. Bu kimyasal bir tepkidir, çünkü iki kimyasalın bir araya gelmesini içerir, ancak elektriksel bir tepkidir, çünkü reaksiyon ilerlerken elektrik üretilir.Bir yakıt hücresinin, aküdekilere benzer üç ana parçası vardır. Pozitif yüklü bir uca (burada kırmızı renkte gösterilmiştir), negatif yüklü bir uca (mavi) ve iki (sarı) arasında elektrolit adı verilen ayırma kimyasalına sahiptir.
Bir yakıt hücresi şu şekilde elektrik üretir:
- Depodaki hidrojen gazı (burada büyük kahverengi lekeler olarak gösterilmiştir) bir boruyu pozitif uca besler.
- Havadaki oksijen (büyük turkuaz lekeler) ikinci bir borudan negatif ucuna iner.
- Pozitif uç (kırmızı), yakıt hücresinde meydana gelen kimyayı hızlandırmak için tasarlanmış değerli bir metal katalizörü olan platinten yapılmıştır. Hidrojen gazı atomları katalizöre ulaştığında, hidrojen iyonlarına (protonlar) ve elektronlara (küçük siyah lekeler) ayrılırlar.
- Pozitif olarak yüklü olan protonlar, negatif uca (mavi) çekilir ve elektrolitten (sarı) ona doğru hareket eder. Elektrolit, özel bir polimer (plastik) filmden yapılmış ince bir membrandır ve içinden sadece protonlar geçebilir.
- Bu arada elektronlar dış devreden akar.
- Bunu yaparken, arabanın tekerleklerini süren elektrik motoruna (turuncu ve siyah) güç verirler. Sonunda, negatif uca da (mavi) ulaşırlar.
- Negatif uçda, protonlar ve elektronlar, su üreten bir kimyasal reaksiyonda havadan oksijenle yeniden birleşir.
- Su arabanın egzoz borusundan su buharı veya buhar olarak verilir.
Hidrojen Yakıtlı Araçların Avantajları Nelerdir?
- Daha hızlı yakıt ikmali: Elektrikli bir otomobili şarj etmekle karşılaştırıldığında, bir hidrojen aracı üç ila beş dakika içinde tamamen doldurulabilir.
- Zararlı emisyon yok: Hidrojen yakıt hücreli bir arabadan yayılacak tek şey sudur.
- Etkileyici bir menzil: Tank başına yaklaşık 300 km menzilli hidrojen arabaları, birçok geleneksel araçla eşittir.
- İyi verimlilik seviyeleri: Yakıt hücresi güç aktarma organları, hidrojenden enerji elde etmede geleneksel otomobillerden benzin veya dizelden enerji elde etmekten çok daha verimlidir.
- Hidrojen ayrıca karbondioksit salınım oranı az olan rüzgar, çöp, kanalizasyon çamuru ve sudan da üretilebiliyor.
Hidrojen Yakıtlı Araçların Dezavantajları Nelerdir?
- Yakıt ikmal yerleri: İngiltere’de şu anda sadece 17 yakıt ikmal istasyonu bulunmaktadır ve her istasyonun inşa edilmesi 1,3 milyon £ ‘dur.Türkiye’de ise 2 adet pasif istasyon bulunmaktadır.
- Gider: Her ne kadar bir hidrojen otomobili yakıt ikmali maliyeti geleneksel yakıtlara benzese de, bu teknolojiyi geliştirmek ucuz değildir ve hidrojenin depolanması ya da taşınması kolay değildir.
- Algılanan güvenlik riski:Hidrojen yanıcı ve patlayıcıdır, bu nedenle tankın son derece güçlü olması gerekir.
Hidrojen Yakıtlı Araçların Gelişimi
Hidrojen araç gelişimi Türkiye’de ve Avrpanın birçok ülkesinde nispeten erken bir aşamadadır. Bununla birlikte, bazı üreticiler teknolojiye dayalı modeller geliştirirken, diğer üreticiler planlama yapmaktadır.Toyota Mirai, Honda Clarity ve Hyundai iX35, Avrupa yollarında sınırlı sayıda bulunabilir.
Mercedes-Benz’in GLC ürün grubunun hidrojen versiyonunu piyasaya sürmesi bekleniyor. Bu, şu anda ülke çapında 23 yeni hidrojen istasyonunun inşa edildiği Almanya’daki hidrojen teknolojisinin genel bir gelişimini yansıtıyor.
KAYNAKÇA:
www.ucsusa.org
www.digitaltrends.com
www.wikipedia.org