Hidrojen Enerjisi Nedir?

Hidrojen Enerjisi Nedir?

Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeye vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır. Hidrojen enerjisi, doğada bileşikler halinde bulunan hidrojen gazının işlenmesi ve dönüştürülmesi ile oluşan enerji kaynağıdır. Doğal enerji kaynağı olmamasına rağmen, sürdürülebilir ve alternatif enerji kaynakları arasında yer alır.

 

Hidrojen bir doğal yakıt olmayıp, birincil enerji kaynaklarından yararlanılarak su, fosil yakıtlar ve biyokütle gibi farklı hammaddelerden üretilebilen sentetik bir yakıttır. Üretilmesi aşamasında buhar iyileştirme, atık gazların saflaştırılması, elektroliz, foto süreçler, termokimyasal süreçler, radyoliz gibi alternatif birçok hidrojen üretim teknolojileri mevcuttur. Üretilen hidrojen boru hatları veya tankerler ile büyük mesafelere taşınabilir. Hidrojenin taşınmasında engellerin olmaması, daha fazla kullanımı sağlayacaktır.

Hidrojen, bilinen tüm yakıtlar içinde birim başına 120,7 kJ/kg değeri ile en yüksek enerji içeriğine sahiptir. Hidrojen -252,77°C’da sıvı hale getirilebilir ve sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki hacminin sadece 1/700’ü kadardır. Sıvı hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri 141,9 MJ/kg olup petrolden 3,2 kat daha fazladır. Sıvı hidrojenin birim hacminin ısıl değeri ise 10,2 MJ/m3’tür ve petrolün %28’i kadardır. Gaz hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri sıvı hidrojenle aynı olup doğal gazın 2,8 katı kadardır. Gaz hidrojenin birim hacminin ısıl değeri ise 0,013 MJ/m3’tür ve doğal gazın %32,5’i kadardır.

Hidrojenin bir özelliği, ekzotermik kimyasal reaksiyon altında bazı metal ve alaşımlarla kolayca büyük miktarlarda hibrit biçimine dönüşmesidir. Metal hibritler hidrojenin depolanması ve taşınması için kullanılmaktadır. Metal hibritlerin kütlesel enerji içeriği 2-10 MJ/kg ile sıvı hidrojene göre çok küçükken hibritlerin hacimsel enerji içeriği 12,6-14,3 MJ/m3’ değeri ile gaz ve sıvı hidrojenden daha büyüktür.

Hidrojenden Enerjisi Nerelerde Kullanılır?

Günümüzde hidrojenden yakma ve yakıt pili olmak üzere iki yöntemle enerji elde edilebilmektedir. Bu iki teknoloji hidrojenin enerjisinin kullanım alanlarını belirlemektedir.

Yakma Teknolojileri: Hidrojen, benzin ve doğal gaz gibi yakılabilir. Petrol türevleri yakıtlara göre üstünlüğü salımların daha az olmasıdır. Askeri ve endüstriyel amaçlar için hidrojen türbinleri ve araçlar için içten yanmalı motorlar geliştirilmektedir. Benzinli bir otomobil ortalama olarak 65 litre ( 47kg ) benzin almakta olup, bu da enerji olarak 17 kg hidrojene karşılık gelmektedir.

Yakıt Pili Teknolojileri: Yakıt pilleri elektrolizin tersi olarak çalışan malzemelerdir. Hidrojen ve havadaki oksijen birleştirilerek (anot ve katot oluşturularak) elektrik akımı elde edilir. Yakmaya göre verimi fazladır ve daha çok tercih edilen yöntemdir.

1950’lerin sonlarında, NASA tarafından uzay çalışmalarında kullanılmaya başlayan yakıt pilleri, son yıllarda özellikle ulaştırma sektörü başta olmak üzere sanayi ve hizmet sektörlerinde başarı ile kullanıma sunulmuştur. Yakıt pilleri, taşınabilir bilgisayarlar, cep telofonları gibi mobil uygulamalar için kullanılabildiği gibi elektrik santralleri için de uygun güç sağlayıcılardır. Yüksek verimlilikleri ve düşük emisyonları nedeniyle, ulaşım sektöründe de geniş kullanım alanı bulmuşlardır.