Hidrojen Yakıtının Özellikleri Nelerdir?

Hidrojen Yakıtının Özellikleri Nelerdir?

Fosil yakıtlar ise sadece alevli yanmaya uygunken hidrojen; alevli yanmaya, katalitik yanmaya, direkt buhar üretimine, hibritleşme ile kimyasal dönüşüme ve yakıt hücresi ile elektrik dönüşümüne elverişli bir yakıttır.

Hidrojen alevli yanma özelliği ile içten yanmalı motorlarda, gaz türbinlerinde ve ocaklarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. Hidrojenin direkt buhara dönüşme özelliği buhar türbinlerinde uygulanmasında da kolaylık sağlamaktadır. Hidrojenin katalitik yanma özelliğinden mutfak ocakları, su ısıtıcıları ve soba uygulamalarında yararlanılabilmektedir. Hibritleşme özelliği sayesinde ise hidrojen emniyetli bir şekilde depolanabilmektedir.

Hidrojen, diğer yanma türlerine göre daha verimli yanma özelliğine sahiptir. Bünyesinde karbon, azot ve kükürt içermediği için yandığında CO, CO2, HC, SOx gibi maddeler açığa çıkarmaz, çok az miktarda NOx çıkarır. Hidrojen yandığı zaman sadece su ve ısı açığa çıkmaktadır.

Yanması için 0,15-4,35 değerleri ile diğer yakıt türlerine göre daha düşük hava fazlalık katsayısına ihtiyaç duyar. Bu da daha az yakıt/hava karşımı ile tepkimenin gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır.

Hidrojen sudan elde edilebildiği gibi fosil yakıtlardan da elde edilerek yüksek verimli bir yakıt olarak karşımıza çıkmaktadır. Örneğin, ulaştırmada bir otobüsün gideceği mesafe üzerinden analizinde şu sonuçlar elde edilmiştir:

  • 1 ton kömürü benzine dönüştürülüp kullanıldığında otobüsün gideceği mesafe: 708 km
  • 1 ton kömürü elektriğe dönüştürülüp kullanıldığında otobüsün gideceği mesafe: 722 km
  • 1 ton kömürü hidrojene dönüştürülüp kullanıldığında otobüsün gideceği mesafe: 1030 km

Hidrojenin Fosil Yakıtlara göre üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir:

  • Yüksek alev hızı ve tutuşma yeteneği,
  • Düşük ateşleme enerjisi gerektirmesi,
  • Geniş tutuşma ve yanma sınırları,
  • Benzin ve dizel ile birlikte çeşitli karışım oranlarında çift yakıtlı motor olarak çalışabilme olanağına sahip olması,
  • Yüksek ısıl değer ve termik verim,
  • Sahip olduğu yüksek oktan sayısı nedeni ile vuruntuya kaşı dirençli olması,
  • Az miktarda NOx dışında hiçbir emisyon üretmemesi.

Hidrojen Enerjisinin Özellikleri Nelerdir?

Hidrojen enerjisi; fosil enerji kaynaklarının (kömür, petrol, doğal gaz) hızla tükenmesi nedeniyle çevreye zarar vermeyen “geleceğin enerjisi” olarak anılmaktadır. Kolayca ve güvenli olarak her yere taşınabilen, taşınmasında çok az enerji kaybı olan, her yerde (sanayide, evlerde ve taşıtlarda) kullanılabilen, tükenmez, temiz, kolaylıkla ısı, elektrik ve mekanik enerjiye dönüşebilen, karbon içermeyen, ekonomik ve hafif olan hidrojenin; güneş ömrü olarak tahmin edilen gelecek 5 milyar yılın da yakıtı olacağı söylenmektedir. Hidrojen, diğer yakıtlara göre pahalı olmasına rağmen uzun dönemde teknolojik ilerlemelerle enerji kullanımında önemli rol oynayacağı düşünülmektedir.

hidrojen elde etme yöntemleri

Hidrojen ve elektrik birbirine kolaylıkla dönüştürülebilir enerji türleri olduğundan hidrojen, tüm sektörleri doğrudan ya da dolaylı etkileyebilmesi, toplumsal gelişme ve refah düzeyini belirleyici oluşu açısından gün geçtikçe daha da önemli bir konuma geleceği öngörülmektedir. Yaklaşık otuz yılı aşkın bir süredir hidrojen üretiminin gelişmesiyle, dünya genelinde kimya ve petrol sanayine bağlı olan ve giderek büyüyen bir hidrojen ekonomisi söz konusudur. Bu nedenle hidrojenin; petrol, kömür ve doğal gazın gelecekte yaygınlaşabilecek alternatiflerinden biri olacağı belirtilmektedir.

Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde güneş enerjisi gibi her zaman enerji üretmek mümkün değildir. Ama hidrojen ihtiyaç olan yerlere taşınabilir ve stoklanabilir. Bunlar, hidrojenin diğer alternatif enerji kaynaklarından ayıran en önemli özelliklerinden birkaçıdır.

Akaryakıt motorlarında görülen buhar tıkacı, soğuk yüzeylerde yoğuşma, yeterince  buharlaşamama, zayıf karışım gibi sorunlar hidrojen motorlarında görülmez. Hidrojen motorları 20,13 Kelvin (-273 Santigrad derece)’de ilk hareketine başlarken bile sorun çıkarmaz.

Hidrojen geniş bir tutuşma sıcaklığına sahip olduğundan değişik hava fazlalık katsayılarında çalışabilmektedir. Ayrıca hidrojenle çalışan motorlar, yüksek alev hızına, geniş alev cephesine ve yüksek detanasyon sıcaklığına sahiptir ve kotrolsüz yanmaya (vuruntuya) karşı dayanıklıdır.

Neden Yaygınlaşamıyor?

Araştırmalar, mevcut koşullarda hidrojenin diğer yakıtlardan yaklaşık üç kat pahalı olduğunu ve yaygın bir enerji kaynağı olarak kullanımının hidrojen üretiminde maliyet düşürücü teknolojik gelişmelere bağlı olacağını gösteriyor. Bununla birlikte, günlük veya mevsimlik periyotlarda oluşan ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinin hidrojen olarak depolanması günümüz için de geçerli bir alternatiftir.

Kaynaklar:
1) TESAB, “Elektrik Enerjisi Teknolojileri ve Enerji Verimliliği” kitabı
2) https://abis.bozok.edu.tr/user_dosyalar/651-50643.pdf
3) https://www.academia.edu/4260172/Hidrojen_Enerjisi_Nedir_Sunumu