Yakıt Hücreleri ve Enerji


Enerji, üretimi ve kullanımı kadar depolanması ve taşınımı açısından günümüzün en önemli konularından biridir. Bugünün başlıca enerji kaynağı olan fosil yakıtların her geçen gün daha fazla kullanımı çevremizi ve global ekonomiyi derinden etkilemektedir. Rezervleri giderek azalan petrole bağımlılıktan kurtulmak için daha temiz enerji kaynaklarına yönenilmelidir. Güneş enerjisi, nükleer enerji, rüzgar ve hidrolik enerji,
jeotermal enerji gibi değişik birincil enerji kaynakları bulunmasına karşın, bu kaynakların yakıta dönüştürülmesi ve taşınımda kullanması gerekmektedir. Çeşitli alternatifler arasında hidrojen en uygun bir aday olarak görülmektedir. Hidrojen sudan analizlenmekte, yakıldıktan sonra sera etkisini değil artırmak azaltıcı bir etki bile göstermektedir.

Hidrojen gazı doğrudan yakılarak ısı enerjisi veya yakıt hücrelerinde okside edilerek elektrik enerjisi elde edilmektedir. Yakıt hücrelerinde elektrik elde edilmesi Carnot çevriminin sınırlarına tabii olmamakta ve bu yüzden süreç çok yüksek verim vermektedir. Bu nedenle otomativ endüstrisi yakıt hücresi ile çalışan araba yapımı konusunda yoğun çalışmalar sürdürmektedir.

Hidrojen gazını enerji kaynağı olarak kullanmak isteyen teknolojiler hızla gelişirken, hidrojen gazının depolanması da her geçen daha çok önem kazanmaktadır. Araçta taşınan normal bir gaz tankı yeterli miktarda hidrojen depolayamamaktadır. Hedefler, ağırlığın % 6.2’si olarak konmaktadır. Hidrojen depolama teknikleri dört katagoride ele alınmaktadır: sıkıştırılmış gaz, kirojenik sıvı hidrojen depolaması, metalhidritler ve fiziksel soğurma. İlk iki yöntem yapılabilir olmamaktadır.

Hidrojen gazının küçük ölçekli sistemlerde yakıt oarak kullanılmasında nanoteknolojiden büyük beklentiler mevcuttur. Çeşitli nanoyapılarda verimli bir şekilde depolanan gazın, yine küçük ölçekli yakıt hücrelerinde elekrik enerjisine çevrilerek taşınabilir bilgisayarlarda, telsiz telefonlarda daha uzun süre çalışabilen enerji kaynaklarının yapılması planlamaktadır.

Araştırma-Geliştirme Çalışmaları

Hidrojen gazından küçük ölçekli sistemler için enerji elde edilmesinde AR-GE çalışmalarının üç konuya yoğunlaşması beklenmektedir: Bunlar
i) Suyun analiz edilerek hidrojen gazının elde edilmesi;
ii) Elde edilen hidrojen gazının depolanması;
iii) Depolanan gazdan yakıt hücrelerinde elektrik enerjisi elde edilmesi. Suyun analizi güneş hücreleri ile yapılabilmektedir. Güneş hücrelerinin veriminin artırılması yoğun ve sürekli araştırma konusudur. Ilgili disiplinlerce ele alınmaktadır.

Dev ekonomiler hidrojen gazının depolanması ve yakıt hücrelerinin geliştirilmesine büyük kaynaklar tahsis ederken, bu konuda “Türkiye ne yapabilir?” sorusu önem kazanmaktadır. Ancak bu tip araştırmalarda
başlangıçta fiziksel ve kimyasal mekanizmasının iyi tanımlanması araştırma sonuçlarını çok etkilemekte, bazen küçük ölçekli araştırma programlarından büyük sonuçlar elde edilebilmektedir. Bu nedenle bu konularda da araştırma faaliyetlerinin ülkemizde zaman kaybetmeden başlatılması gerekir.

Hidrojen gazının depolanması ve yakıt hücreleri için nanoteknolojiden destek ve yöntem ithal edilmesi konusu gelecek yıllarda yoğun araştırmalara konu olacaktır. Gelecek on yıl için üniversitelerimizde bu
konudaki araştırmaları desteklenmesi gerekmektedir.

Temel ve Uygulamalı Araştırmalar

HEDEF 1: Hidrojen gazının küçük ölçeklerde depolanması ve yakıt hücreleri konularında uluslararası çalıştaylar düzenlenmeli ve Malzeme, Kimya ve Fizik Bölümlerinin yüksek lisans eğitim ve tez programları içine alınmalıdır. Ayrıca benzer konularda aktif araştırma yürüten uluslararası kurumlarla işbirlikleri kurulmalıdır (2004-2006).
HEDEF 2: Üniversite ve Araştırma Enstitülerinde yürütülecek ilgili konulardaki araştırmalar TÜBİTAK ve DPT tarafından desteklenmelidir (2004-2014).

Sınai Geliştirme
HEDEF 1: Elde edilen araştırma sonuçları değerlendirilip uygun bulunan sonuçlar için KOBİ’ler veya Teknoparklar yolu ile seri üretime ve pazarlamaya yönelinmelidir (2009-2014).




Kaynak....:
http://vizyon2023.tubitak.gov.tr/stratejikteknoloji/nano.pdf