ıErsan ÇEVİK Metalurji Yük. Müh. 1994 yılında O.D. T. Ü. Miihendislik Fakiiltesi Metalıırji Miilıendisliği Bölümü'nden mezun oldu. 1998 yılında Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Meıalıııji Anabilim Dalı 'nda yüksek lisans öğrenimini tamamlayan Çevik, aynı üniversitede doktora çalışmasına devam etmekte, 1994 yılından beri de İGDAŞ, İstanbul Gaz Dağıtım A.Ş. 'de çalışmaktadır. Serkan KELEŞER Mak. Yük. Müh. 1994 yılında İ. T. Ü Makina Fakültesi Makina Mühendisliği bölümünden mezun olduktan sonra, İ.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü. Makine Mühendisliği Anabilim Dalı 'nda 2001 yılında yiiksek lisans öğrenimini tamamladı. Halen Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim dalında doktora çalışmasına devam eden Keleşe,; 1996 yılından beri İGDAŞ, İstanbul Gaz Dağılım AŞ'de çalışmaktadır. ÖZET Yakıt hücreleri eneıji kaynağı değil, eneıjiyi dönüştüren aygıtlardır. Bir yakıt hücresi değişik hidrokarbon yakıtlarından elde edilen hidrojen yakıtı ile, havadan elde edilen oksijeni birleştirerek elektrokimyasal yoldan elektrik, ısı ve sıı üretir. Yakıt hücreleri yüksek verimlilikte eneıji dönüşümü, düşük kirlilik emisyonu, güvenli ve sessiz çalışma sağlar. Genellikle kııllandık/arı elektro/ite göre sınıflandırılır; polimer elektrolitli yakıt hücresi (PEMFC), alkali yakıt hücresi (AFC). fosforik asitli yakıt hücresi (PAFC), erimiş karbonatlı yakıt hücresi (MCFC) ve katı oksitli yakıt hücresi (SOFC) gibi. Yakıt hücreleri sabit güç jeneratör pazarında (evsel sistemlerden MW ölçeğine) ve taşıma sektöründe (arabalarda, otobüslerde, kamyonlarda, lokomotiflerde, gemilerde) çok geniş bir potansiyele arz eder. Yakıt hücresinin çalışma prensibi 150 yıl önceden keşfedilmiştir ve 40 yıldır uzay ve askeri alanlarda kul/anılmaktadır. Bununla beraber, yakıt hücrelerinin sivil alanda kııllanımı son J O yıl içerisinde bir ivme kazanmıştıı: Bıı makalede yakıt hücresinin enerji dönüşüm prosesi, farklı tip yakıt hücreleri ve özellikleri, ve çeşitli yakıt hücrelerinin teknolojik gelişimleri anlatılmaktadır. ABSTRACT Fuel cel/s are not energy resoıırces but are ıools /hat converı energy. One fııel ce/1 produces e!ectricity. heaı and water by combining lıydrogen fuel prodııced fi-om varioııs hydrocarbon faels wiıh oxygenfrom the air via electrochemical procedııre. Fııel cells provide high perforıııance energy conversion, low pollıııion eınissions, safe and sileni working environment. Generally tlıey are c/assifıed by the e/ectrolyte they ııse; polymer electrolyticfuel celi (PEMFC}, alkali fııel celi (AFC). plıosphoric acidly fııel celi (PAFC), melted carbonated fııel ce/1 (MCFC) and solid oxidefııe/ ce/1 (SOFC). Fuel cel/s can be presented ıo the ııse ofstable power generator market (/rom home systems ıo MW scale) and transportation sector (in cars, buses, trııcks, locomotives, ships) in a ıvide scale of potential. Working principle offuel cells is invenıed 150 years ago aııd has been in ııse far ılıe lası 40 years in space and militaıy areas. Furıhermore, ıısingfııe/ cel/s in civilian life has acce/erated in the lası I O years. in this artic/e, energy conversion process offuel cel/s, varioııs types offue/ cel/s and t/ıeir features aııd technologica! deve/opmenı ofvarioııs fael cel/s are mentioned. 124 • • •• • • TEMiZ ENERJi URETIMINDE •• • • •• YAKIT HUCRELERININ ROLU The Role Of Fuel Cells in Clean Energy Production 1. Giriş Dünyada hızla tüketilen fosil yakıtlardan doğal gaz ve petrol paha biçilmez kimyasal maddelerdir. Şu anki enerji teknolojilerinde bu kaynaklar bir daha geri gelmemek üzere yok edilmektedirler. Bu yok oluşun yanında küresel ısınmaya neden olan sera gazlarının üçte ikisi, araçların yaktığı petrolden kaynaklanmaktadır. Oysa yakın bir zaman sonunda petrol ve doğal gaz bitecek ve insanlar bir hammaddeden yararlanma imkanını kaybedeceklerdir. Diğer yandan, fosil yakıtlarının sonsuza kadar kullanılamayacağını bilen bilim adamları, alternatif enerji kaynakları üzerinde kafa yormaya devam etmektedirler. Bu çalışmalar, ulaşım ve elektrik enerjisinin üretimi için gerekli olan kaynaklar üzerinde yoğunlaşmış durumdadır. Elektrik üretiminde su, rüzgar, güneş enerjisi, jeotermal kaynaklar gibi bir alternatör yardımıyla elektrik üretimi yöntemleri halen kullanıl maktadır. Gelişen yeni teknolojiler sayesinde (güneş bataryaları ve yakıt hücrelerinde olduğu gibi) herhangi bir mekanik hareket olmadan elektrik enerjisi üretimi mümkündür. Günümüzde çevresel bozulmalar bu fosil yakıtların çıkarılması, taşınması, işlem ve enerjiye dönüştürülmesi aşamalarında meydana gelmektedir. En olumsuz etki, son kullanım aşamasındaki yanma olayında oluşmaktadır. Taşıtlardan çıkan özellikle Nü,, CO,, 50,, vb. gazları atmosferdeki sera etkisinin, dünyanın sürdürülebilir kalkınma sürecini olumsuz etkilediği bilinmektedir. Buna karşın yakıt hücreleri verimli, ekonomik, sessiz ve çevreye uyumlu yeni bir enerji üretimi teknolojisi olarak giderek daha geniş uygulama ve kullanım alanı bulmasıyla dikkati çekmektedir. Yakıt hücreleri, yanma olmaksızın ve herhangi bir ara eleman kullanmaksızın, hidrokarbon bir yakıtın kimyasal enerjisini elektrik ve ısı formunda kullanılabilir enerjiye çeviren güç elemanlarıdır. Yakıt sağlandığı sürece kesintisiz güç üretimine devam eden bu sistemler, elektrik üretiminde olduğu gibi ulaşım sektöründe de yaygın şekilde kullanılmaktadırlar. (Şekil 1) 2. Yakıt Hücresi Yakıt hücrelerinde hidrojen elektrokim-yasal olarak elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu hücrelerin değişik tip ve özellikte, değişik alanlarda kullanıma uygun pek çok modeli vardır. Yakıt hücrelerinin avantaj ve dezavantajları şun lardır: Avantajları: t Çevre dostu bir teknolojidir ve reaksiyon sonucu sadece su ve ısı ortaya çıkar. t Hiç bitmeyen yakıt rezervleri (H 2 ve 0 2 ) vardır. t Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine direk olarak çevirir ve Carnot çevrimine bağlı değildir. Bundan dolayı yüksek elektrik verimine sahiptir. t Hareketli parçalar yoktur ve bundan dolayı mekanik aşınma söz konusu deği l d i r. t Düşük gürültü emisyonuna sahiptir. Dezavantajları: t Membran ve elektrotlar için asal malzemeler gereklidir. Örneğin platin. t Geleneksel güç kaynaklarına oranla yüksek maliyetlidir. t Özel yakıt (H2 ) muamelesi gereklidir. Şekil 1. Daiıııler-Benz şirketiııiıı yakıt piliyle çalışan Necar 5 ve Nebııs adlı araçları. Bu araçlar yakıt olarak ıııetanol kıılla1111uıkta ve egsoz borıısıındaıı sıı bıılıarı çıkarıııaktadır. [1}
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=