Hidrojen Teknolojileri ve Yakıt Pilleri

Hidrojen Teknolojileri ve Yakıt Pilleri

Dünyadaki enerji gereksiniminin % 80’i fosil yakıtlardan (doğal gaz, petrol, kömür) karşılanmaktadır. Ancak fosil yakıtların kullanımının neden olduğu çevre kirliliği sorunları ve özellikle petrol ve doğal gazın bilinen rezervlerinin giderek azalması yeni ve temiz enerji kaynaklarının araştırılmasına yol açmıştır.
Güneş enerjisi, biyokütle, jeotermal enerji gibi yenilenebilir enerji kaynakları bol ve temiz olmalarına karşın her alanda son kullanım için uygun değildir. Bir ara “enerji taşıyıcıya” gereksinim vardır.
Hidrojen, kendine has bazı özellikleri ile elektrik enerjisi ile birlikte ideal bir enerji taşıyıcısıdır:

Elektrik enerjisi kullanılarak oldukça yüksek verimlerle üretilebilir veya elektrik üretiminde kullanılabilir.
Hidrokarbonlardan ve sudan üretilebilir. Doğrudan güneş enerjisinden hidrojen üretimi (foto elektrokimyasal veya foto biyolojik üretim) prosesleri yoğun bir şekilde araştırılmaktadır.
Alevli yanma, katalitik yanma, elektrokimyasal dönüşüm ve hidrürleşme gibi pek çok yöntemle etkin bir şekilde enerji üretiminde kullanılabilir.
Hidrojenden enerji üretiminde son ürün sudur.
Yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektrikten üretildiğinde çevreye herhangi bir emisyonu olmaz; yani çevre dostudur (sadece havada alevli yanmada bir miktar NOx oluşur).
Gaz, sıvı veya metal hidrürlerde depolanabilir.
Boru hattı veya tankerlerle çok uzak mesafelere taşınabilir.

Ancak enerji taşıyıcısı olarak hidrojen kullanımının henüz çözümlenmemiş şu dezavantajları vardır: Maliyet, yaygın kullanım için alt yapı, ve taşıma, depolama ve kullanım emniyeti.
Ancak, global ısınmayı önlemek üzere Kyoto protokolü ile karbondioksit emisyonlarına getirilen sınırlamalar, hidrojenin bir enerji taşıyıcısı olarak kullanımına büyük önem kazandırmaktadır. Çok farklı işlemlerde (petrokimya sanayiinde, amonyak ve diğer kimyasalların üretiminde ve metalurjide) kullanılmak üzere, her yıl dünyada 500 milyar m3 ten daha fazla hidrojen üretilmektedir. Bu kadar hidrojen ile yaklaşık 6.5 EJ enerji üretmek mümkündür. Bu da dünya enerji tüketiminin % 1.5’u kadardır. Üretilen bu hidrojenin yaklaşık % 99’u fosil yakıtlardan (birincil olarak doğal gazdan) kimyasal üretimle ve geri
kalanı da yenilenebilir kaynaklarından elde edilmektedir. Yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretimi bugünkü teknolojilerle oldukça pahalıdır; ucuzlaması yeni teknolojik gelişmelere bağlıdır.
Hidrojenin üretiminin yanında temel konulardan biri de, uygun depolama yönteminin seçimidir. Halen üzerinde araştırmaları devam eden ve birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları bulunan birçok yöntemden söz edilebilir. Herhangi bir yakıtın depolanmasındaki önemli noktalar güvenlik ve depolama
tekniğinin verimliliğidir. Hidrojen bir yakıt olarak, gaz ya da sıvı fazda depolanabilmektedir. 1 m3 hidrojenin ağırlığı 0.8 kg’dır. Halen geliştirilmekte olan hidrojen depolama teknikleri sıkıştırılmış gaz, sıvı hidrojen, metal hidritler, karbon nanotüp, sıvı taşıyıcı hibridlerdir. Diğer taraftan, yeni gelişmekte olan bir teknoloji alanı olan yakıt pillerinin, şu anda yüksek olan maliyet engelini aştıklarında, yüksek verimleri ve düşük kirletici emisyonları gibi avantajlarıyla yapı, sanayi ve ulaştırma sektörlerinde bugün kullanılmakta olan yakma sistemlerinin yerini alacakları öngörülmektedir. Bir kaç watt’tan megawatt düzeylerine kadar güç üretebilen ve sabit veya mobil uygulamaları olan yakıt pillerinde farklı yakıtlar kullanılabilmektedir. Yakıt pillerinde yakıt olarak hidrojen kullanımının yararları ise oldukça fazladır. Avrupa Birliği ve birçok ülke öncelikli gördüğü bu alanda yürttükleri teknoloji geliştirme ve iyileştirme faaliyetleri ile, özellikle ulaşım araçlarında kullanılacak yakıt pillerinin geliştirilmesi yönünde çalışmaktadır.

Konunun stratejik önemi
Dünyada hidrojen üretim, depolama ve iletim teknolojileri, güvenlik ve çevresel etkiler, özellikle bir "enerji taşıyıcı ortam" olarak hidrojenin rolü, başta enerji ve ulaşım olmak üzere birçok farklı sektör dahilindeki uygulamaları açısından incelenmektedir. Birçok gelişmiş ülkede kabul gören hidrojen ekonomisine geçiş doğrultusunda, hidrojenle ilgili teknoloji alanları için ulusal planlar, yol haritası oluşturabilmek için projeler ve yüksek bütçeli (milyon dolarlar mertebesinde) ulusal programlar hazırlanmakta, ilgili teknolojilerin geliştirilmesi ve uyarlanması için geniş kapsamlı yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Temel ve uygulamalı araştırma/endüstriyel geliştirme çalışmaları, üniversiteler, araştırma merkezleri, ulusal laboratuarlar ve sanayi platformlarında koordine edilerek sürdürülmektedir. Avrupa Birliği Altıncı Çerçeve Programı’nda da yakıt pilleri ve hidrojen gibi enerji taşıyıcı / depolayıcıları ile ilgili yeni teknolojiler, enerji araştırmaları için öncelik alanı belirlenmiştir. Fosil yakıtlardan hidrojen ekonomisine geçiş için 5 anahtar faktör çok önemli ve gerekli görülmektedir:

Destekleyici politik çerçeve
Stratejik bir araştırma planı
Yayılma stratejisi
Hidrojen ve Yakıt pili teknolojileri için yol haritaları
Hidrojen ve Yakıt pili teknolojileri için ortaklıklar

Ad: hd_ekonomisi.jpg
Gösterim: 409
Boyut: 22.8 KB

Hidrojen ekonomisi bileşenleri

Vizyon 2023 Teknoloji Öngörü Projesi kapsamında da Enerji ve Doğal Kaynaklar, Çevre ve Sürdürülebilir Kalkınma, Makina ve Malzeme, Kimya, Ulaştırma ve Turizm Panelleri hidrojen enerjisi, yakıt pilleri, enerji depolama teknolojileri, hibrid ve yakıt pili kullanan araçlar konularının ülkemiz için önemini vurgulamışlardır. Çok sayıda Teknoloji Öngörü Panelinin tespitleri doğrultusunda, bu konular, çalışma sonucunda belirlenen “Türkiye’nin öncelikli teknolojik faaliyet konuları” arasında yer almıştır.
Bu bağlamda, Türkiye’nin 20 yıllık bilim ve teknoloji program ve stratejileri içinde,

A. Hidrojen ve yakıt pili teknolojilerine yönelik çalışmalarla teknolojik alanda rekabet edebilir hale gelmek, ve
B. Ulusal plan ve programlar ve güdümlü projeler için gerekli parasal kaynakları sağlayabilmek,
C. Teknolojideki gelişmeleri destekleyecek yasal ve düzenleyici politikalar, kamu tedarik programları uygulayabilmek için ulusal bir koordinasyonun gerçekleştirilmesi gerekli görülmektedir.

Böyle bir koordinasyonun gerçekleşmesi ile;

Hidrojen teknolojileri ve ekonomisi konularında bilimsel ve teknolojik bilgi birikimi oluşacak;
Çevresel problemleri çözmede ülkemize önemli katkılar sağlanacak (Kyoto Protokolü gereği);
Bu teknolojilerin Türk sanayiinin imkan ve kabiliyetleri ile geliştirilmesi mümkün olacak;
Ülkemizin gelecekte özellikle yakıt pili ve yakıt hazırlama teknolojileri alanında söz sahibi olmasına
imkan sağlayacak,
Teknolojik katma değer yaratılarak, Türk sanayiinin ve ülkenin sivil ve askeri rekabet gücü artacaktır.

Sonuç olarak; geleceğin enerji arenasında, hidrojen teknolojileri ve bir enerji dönüşüm prosesi olan yakıt pili teknolojileri, orta ve uzun dönem için son derece olumlu sinyaller vermekte; hidrojen global enerji ekonomisinin bir itici gücü olarak görülmektedir. Giderek artan çevresel baskıların, teknolojik / ekonomik
gelişmelerle de bütünleşmesi ve desteklenmesinin bu süreci hızlandıracağı beklenmektedir. Bu çerçevede, dünyanın yoğun olarak çalıştığı hidrojen üretimi,
yakıt pilleri ve ilgili konularda Türkiye’de de teknolojik yetkinlik kazanılması şart görülmektedir.

MsXLabs Üye Girişi