1. HABERLER

  2. ENERJİ

  3. Prof. Dr. Engin Türe Yazdı: Deniz Taşıtlarında Temiz ve Tükenmez Yakıt Hidrojen
Prof. Dr. Engin Türe Yazdı: Deniz Taşıtlarında Temiz ve Tükenmez Yakıt Hidrojen

Prof. Dr. Engin Türe Yazdı: Deniz Taşıtlarında Temiz ve Tükenmez Yakıt Hidrojen

"Türkiye önümüzdeki 10 yılda hidrojen enerjisine geçiş için bütün yasal ve hukuki zeminleri hazırlamalı ve bu ikincil enerji kaynağını temin edeceği birincil sistemleri kurmalıdır."

A+A-

Hidrojenin sonsuz bir enerji kaynağı ve yakıtı olarak kullanılacağını ilk olarak ortaya atan, bugüne kadar birçok öngörüsü gerçekleşen ünlü bilimkurgu yazarı Jules Verne olmuştur.  1874 yayınlanan “L'île mystérieuse” esrarlı ada romanında aynen şunları yazmıştır: “Su geleceğin kömürüdür. Geleceğin enerjisi elektrikle suyun oksijen ve hidrojene ayrıştırılması ve bu elementler kullanılarak dünyanın güç ihtiyacının sonsuza kadar sağlanmasıdır.”

Hidrojenin yaygın olarak kullanımının bu kadar gecikmesinin başlıca nedeni, petrol, kömür ve doğal gaz gibi milyonlarca yıl önce oluşmuş hazır yeraltı zenginliklerine kolay ulaşım, ucuz fiyat ve bunların getirdiği yüksek kârlı pazardan artık vazgeçemeyen lobilerin baskılarıdır. Adeta bir mirasyedi gibi hızla tükettiğimiz bu kaynaklar, zaman içinde dünyanın başına hava ve çevre kirliği yanında küresel ısınma ve dolayısıyla iklim değişikliği problemlerini getirmiştir. Birçok alanda örneğin petrokimya sanayiinde ham maddde olarak kullanılan petrol gibi kıymetli ürünlerin yakılarak israf edilmesi gelecek nesillerin haklarının da gasp edilmesi anlamına gelmektedir.   

NEDEN HİDROJEN ENERJİSİ?

Bilindiği üzere 19. yüzyıl ortalarında başlayan endüstri devriminden bu yana, önce kömür daha sonra petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıt olarak anılan yer altı kaynakları, yoğun bir şekilde enerji sağlamak amacıyla kullanılmaktadır. Sanayileşme ile enerji kullanımının artışı, ülkelerin yaşam standartlarını yükseltirken, fosil yakıt tüketimi de buna bağlı olarak hızlanmıştır. İnsanoğlu maalesef bu aşırı tüketimin, çevre kirliliğinin yanı sıra, küresel iklim değişikliği gibi son derece vahim sonuçları olabileceğini ancak son yıllarda fark edebilmiştir. Fosil yakıt şirketleri ise kendi çıkarları uğruna, iyi kazanç getiren bu sektörde başka alternatifleri sürekli küçümsemiş ve güçlerini kullanarak bunların karar vericiler nezdinde dışlanmasını sağlamışlardır. Belirtilmesi gereken bir diğer husus da, petrol ve doğal gaz rezervlerinin sınırlı olmasıdır. Bu rezevler 20-25 yıl içinde üretiminin pik değerine ulaştıktan sonra azalmaya başlayacak ve 40-50 sene gibi çok kısa bir sürede tükenecektir. Örneğin petrol üretiminin ilk yıllarında, petrolü yüzeye çok yakın kuyulardan çıkarmak mümkünken, günümüzde petrol çıkarmak için neredeyse yerin 8-10 km derinine kadar giden kuyular açmak gerekmektedir. Benzer şekilde açık denizlerde kurulan platformlar ve bu derin denizlerin altından petrol çıkarma maliyetlerinin çok yüksek olması, artık ucuz petrol elde etmenin sonunun geldiğini göstermektedir.   

Bütün bunlara rağmen hala fosil yakıtların, rüzgar, güneş gibi temiz yenilenebilir kaynaklara göre ucuz gösterilmesinin nedeni, bu fosil yakıtların çevreye verdiği zararların, yani sosyal maliyetlerinin göz önüne alınmamasıdır. Kömür madeni kazalarında hayatını kaybedenler, termik santrallerin çevreye verdiği zararlar, petrol tankeri kazaları ile denizlere saçılan petroller, küresel ısınma nedeniyle oluşan aşırı hava olayları, seller, fırtınalar maalesef hiç hesaba katılmamaktadır. Dünya Bankası verilerine göre ise, taş kömürlü bir termik santralin çevre zararı MW-saat başına 58 dolar olarak verilmiştir. Buna göre örneğin 4000 MW gücünde bir santralin yılda yaklaşık 35 milyon MW-saat elektrik ürettiği düşünüldüğünde, sadece tek bir santralin çevre zararı yıllık neredeyse iki milyar doları bulmaktadır. Şu anda, dünyada fosil yakıtların çevreye verdiği toplam zarar yılda 11 trilyon doları bulmaktadır.

Hidrojen evrende en fazla bulunan ve doğadaki en basit atom yapısına sahip elementtir. Günümüzde kabul gören evrenin oluşumu teorisinde de belirtildiği üzere, bütün yıldızların ve gezegenlerin temel maddesidir. Güneş ve diğer yıldızların termonükleer reaksiyonla vermiş olduğu enerjinin yakıtı da yine hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır.

Normal sıcaklık ve basınç altında kokusuz ve renksiz olan bu gaz oksijenle birleştiğinde hayat için en önemli madde, yani su elde edilmektedir. Hidrojen çok hafif bir gaz olup, yoğunluğu havanın 1/14'ü, doğal gazın 1/9'u kadardır. Atmosfer basıncında -253 ˚C 'ye soğutulduğunda sıvı hale gelen hidrojenin yoğunluğu ise benzinin 1/10'u kadardır. Hidrojen en verimli yakıttır. Ortalama olarak, fosil yakıtlardan %26 daha verimlidir. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. Şekil-1’de hidrojenin diğer yakıtlara göre enerji içeriği verilmiştir. 1 kg hidrojen 2.1 kg doğal gaz veya 2.8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir.

aa-006.jpg

Şekil: Hidrojenin Çeşitli Yakıtlarla Göre Enerji İçeriği

Sıvı hidrojenin ısıl değeri 120,7 MJ/kg iken uçak benzinin ısıl değerinin kg başına yalnız 44 Mega Joule olduğu göz önüne alındığında, sıvı hidrojenin roket yakıtı olarak kullanılmasını kolaylıkla anlamak mümkündür. Ancak birim hacim başına ısıl değeri düşüktür. Hidrojen gazının ısıl değeri, metre küp başına yaklaşık 12 Mega Joule olarak verilmiştir.

Hidrojen en temiz enerji taşıyıcısıdır. Hidrojenin yüksek verimi ve fosil yakıtların çevreye verdiği zarar göz önüne alındığında, hidrojen en uygun maliyetli yakıttır. Küresel iklim değişikliğine neden olan sera gazları üretmez, asit yağmurlarına neden olmaz ve ozon tabakasına zarar veren kimyasallar üretmez. 

Hidrojen aynı elektrik gibi ikincil bir enerji, yani taşıyıcı olup, birincil enerji kaynaklarından üretilmesi gerekmektedir. Bu üretimin temiz enerji kaynakları ile sudan elde edilmesi ise hem sonsuz bir enerji, hem de dünyanın küresel ısınma başta olmak üzere tüm çevre problemlerinden kurtulması anlamına gelmektedir. Temiz enerji kaynaklarından üretilen hidrojene “yeşil hidrojen” denilmektedir. Örneğin güneş enerjisi ile suyun hidrojen ve oksijene ayrılması, elde edilen hidrojenin istenilen yere boru hatları veya depolanmış olarak taşınması ve daha sonra yine oksijenle birleşerek yakılması sonucunda elde edilen enerjinin atık maddesi yine birkaç damla saf su veya su buharı olmaktadır.

İDEAL YAKIT HİDROJEN

Enerji yakıtı ideal olarak; a) Kolayca ve güvenli olarak her yere taşınabilmeli b) Taşınırken enerji kaybı hiç veya çok az olmalı, c) Her yerde örneğin sanayide, evlerde, taşıt araçlarında kullanılabilmeli, d)Depolanabilmeli, e)Tükenmez olmalı, kendini yenileyebilmeli, f) Temiz olmalı, g) Birim kütle başına yüksek kalori değerine sahip olmalı, h)Değişik şekillerde, örneğin, doğrudan yakarak veya  kimyasal yolla kullanılabilmeli, i)Güvenli olmalı, j) Isı, elektrik veya mekanik enerjiye kolaylıkla dönüştürülebilmeli, k) Çevreye zarar vermemeli, l) Dünyanın her yerinde ve her alanda hatta denizin ortasında bile elde edilebilmeli, m) Çok hafif olmalı, n) Çok yüksek verimle enerji üretebilmeli, o)Karbon içermemeli, p) Ekonomik olmalıdır. Yukarıda sayılan bütün bu şartları yerine getirebilecek yakıt hidrojendir. Hidrojen yalnız bu yüzyılın değil, güneşin ömrü olarak tahmin edilen gelecek 5 milyar yılın da yakıtı olarak kabul edilmektedir.

HİDROJENİN ÜRETİMİ

Hidrojen doğal gaz, kömür, petrol gibi fosil yakıtlardan çok daha ucuz üretilebildiği gibi, biyokütle, güneş, rüzgar, jeotermal ve hidroelektrik gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak doğrudan sudan elde edilebilir. İlköğretim yıllarından başlayarak okullarda deney olarak gösterildiği üzere, bir kap içindeki suya dışarıdan batırılan iki metal plaka arasına bir pil yardımıyla akım verildiğinde, bir metalden oksijen diğerinden hidrojen çıkmakta olup, bu olaya elektroliz denilmektedir. İlk olarak 1807 yılında İngiliz kimyager Humpry Davy tarafından bulunan elektroliz günümüzde birçok alanda bileşiklerin ayrıştırılması için kullanılmaktadır. İleride kısaca değinileceği üzere yakıt pili (fuel cell), elektroliz olayının tersi olup, 1839 yılında İsviçreli kimyager Christian F. Schoenbien hidrojen ve oksijen gazlarının birleşmesiyle su ve elektrik akımının ortaya çıktığını bulmuştur.  1845 yılında İngiliz Bilim adamı Sir William Grove, Schoenbien’in çalışmalarını uygulama aşamasına getirmiş ve bu çalışma kendisinin yakıt pilinin babası olarak anılmasını sağlamıştır. Temiz enerji kaynakları kullanılarak üretilen hidrojene literatürde yeşil hidrojen adı verilmektedir.

Aşağıda hidrojen üretimi için kullanılan işlemler ve ham maddeler ile kg. başına hidrojen maliyetleri verilmiştir.

ekran-goruntusu-31.jpg

Tablo: Hidrojen üretim kaynak ve maliyetleri

Hidrojen üretimi konusunda yapılan son çalışmalar, özellikle yenilenebilir kaynaklarından elde edilen enerjinin maliyeti düştükçe yeşil hidrojenin maliyetinin de belirgin şekilde azalacağını göstermektedir. Örneğin fotovoltaik panellerle güneş enerjisinden elektrik üretim maliyeti 1977 senesinde watt başına 76 dolarken 2016 da 0.26 dolara düşmüştür. Aynı durum yeşil hidrojen için de geçerli olup, bütün teknolojik ürünlerde olduğu gibi düşen maliyetlerle, yakın gelecekte hidrojen maliyetinin kg başına 1 dolar civarında olacağını göstermektedir.  

aaaaa.jpg

Şekil: Hidrojen üretim maliyetleri

DENİZ SUYUNDAN HİDROJEN ÜRETİMİ

Denizlerdeki su miktarı ve güneş, rüzgâr gibi temiz enerjilerin potansiyelleri göz önüne alındığında denizlerden milyarca ton hidrojen dolaysıyla bol miktarda enerji ve saf su elde etmek, dünyanın çevre, enerji ve su problemleri için yegâne çözümdür. Elimizde neredeyse sonsuz enerji kaynağı güneş, trilyonlarca ton deniz suyu varken, bunlardan neden yararlanmadığımızın cevabını, petrol, kömür ve doğal gaz lobilerinde aramak gerekir. Yakın gelecekte dünyanın ne su ne de enerji problemi olacaktır.

Bu alanda özellikle 2019-2020 yıllarında yapılan çalışmalar ümit vermektedir. Deniz suyu içinde klor bulunması geliştirilen elektrolizörlerin anot elektrodunun kısa zamanda aşınmasına neden olmaktadır. Stanford Üniversitesi ve MIT’de yapılan çalışmalarda anodun negatif yük açısından zengin bir tabaka ile kaplanması ile klor iyonlarının geri itildiği ve alttaki metal elektrotun aşındırılmasının önlediği görülmüştür. Ayrıca deniz suyundan hidrojen elde etmek için güneş enerjisi yardımıyla deniz suyu buharlaştırılırken, katı-oksit elektrolizör kullanmak veya ters osmoz işlemi ile önce saf su elde etmek ve sonra suyu elektroliz etmek gibi başka yöntemlerde geliştirilmektedir.

YAKIT PİLLERİ (FUEL CELL)

Yakıt pilleri yüksek verimli elektrokimyasal enerji dönüşüm cihazları olarak tarif edilir ve temel olarak anot ve katot arasına yerleştirilmiş elektrolitten oluşur. Yakıt olarak kullanılan hidrojenin oksijen ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucunda elektrik üreten bu cihazlar geleceğin enerji üretim kaynağı olarak görülmektedir. Atık olarak saf su üretmesi, çevre kirliliğine, gürültüye neden olmaması ve hareketli parça içermemesi yakıt pilinin başlıca avantajları arasındadır. Yakıt pilleri genellikle hücrede kullanılan elektrolit türüne bağlı olarak polimer elektrolit (PEM), alkali, fosforik asit, ergimiş karbonat ve katı oksit yakıt pili olarak sınıflandırılmaktadır. PEM yakıt pili özellikle taşıtlarda kullanılmaktadır. Yakıt pilleri otomobillerde kullanılan geleneksel içten yanmalı sistemlerden daha enerji etkindir ve kesinlikle çok daha az kirlilik oluşturmaktadır. Bununla birlikte, otomobil uygulamaları için sistem büyüklüğü, ağırlığı, işletime alma süresi, işletim ömrü ve fiyatı, iyileştirilmesi gereken önemli konulardır.

Yakıt pillerinin ticari uygulaması başladığında hidrojen üretimi, depolanması ve taşınması çalışmalarının da hazır olması planlanmıştır. Ulaşım sektöründe kullanım için yakıt pili sistemlerinin düşük maliyetli, hafif, hızlı devreye alınabilir, uzun işletim ömürlü, güvenli ve çevresel standartlara uygun olması hedeflenmektedir. Bu hedeflerin gerçekleştirilmesinde yakıt pilinde kullanılan membranın geliştirilmesi, katalizör miktarının düşürülmesi, zehirlenmeye karşı katalizör dayanımının artırılması, enerji ve su yönetimi, düşük maliyetli malzemelerin kullanımı gibi performans artırıcı ve maliyeti düşürücü araştırmalar yoğun olarak yapılmaktadır.

HİDROJENİN KULLANIM ALANLARI

Hidrojen, yakıt pillerinde veya taşıtlarda benzin yerine, evlerde kalorifer, fırın ve şofbenlerde doğal gaz yerine kullanılabilmektedir.  Hidrojen yakıtının en büyük avantajı, fosil yakıtlar gibi yalnız alevli yanma ile enerji verme yerine çok değişik ve verimli dönüşümlerle enerji üretmesidir.

Günümüzde hidrojen artık cep telefonlarından uçaklara kadar hemen her yerde kullanılmaktadır. Yakıt pilleri ile yüksek verimde elektrik üretilebildiği için bu pillerin kullanım alanları çok geniştir. Aşağıda yakıt pilleri ile çalışan araç ve ürünlerden bazıları gösterilmiştir. Bunlar arasında; otomobilleri, otobüsleri, motosikletleri, bisikletleri, golf arabalarını, fork liftleri, hizmet araçlarını, elektrik yedek ünitelerini, uçakları, lokomotifleri, denizaltıları vb. araçları saymak mümkündür.  

HİDROJENİN DENİZ TAŞITLARINDAKİ UYGULAMALARI

Bilindiği üzere dünya ticaretinin çok önemli bir bölümü deniz taşımacılığı ile yapılmaktadır. Buna göre deniz taşımacılığı yapan şirketlerin kendilerini dünyanın içinde bulunduğu iklim değişikliği ve küreselleşmenin de etkisiyle yeni gelişmelere ayak uyduracak şekilde geliştirmeleri gerekmektedir. Özellikle artan çevre bilinci ile limanların da özellikle salınan CO2, SO2, NOx ve partiküler maddeler gibi misyonları azaltması, yeşil liman olarak adlandırılan eko liman uygulamalarına geçmeleri istenmektedir. Yeşil liman kavramı içinde yalnız limanlar içinde yürütülen kargo yüklemeden kaynaklanan, tehlikeli atıklar, gürültü, vb. faaliyetlerin etkileri yanında önemli ölçüde gemilerden kaynaklı kirliliğin de azaltılması istenmektedir. Dizel ve benzeri yakıtları kullanan deniz taşıtlarından kaynaklanan emisyonlar deniz eko-sistemi yanında balıkçılığı ve liman çevresindeki yaşayan insanları da etkilemektedir.  

Deniz taşıtlarında kömürden veya petrolde buhar eldesi yerine artık yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelme zamanı gelmiştir. Bir geçiş süreci olarak hibrit yapıya sahip olan deniz taşıtları batarya ve LNG ile çalışabilen bir yapıya bürünmüştür. Dünyanın yenilenebilir enerji potansiyeli ve denizlerdeki su miktarı göz önünde alındığında güneş, rüzgâr enerjileri yardımıyla sudan üretilecek hidrojen ve yakıt pilleri ile çok daha verimli ve temiz bir ulaşım sağlanabilecektir.

Son zamanda Norveç Parlamentosu’nun Norveç dünya mirası fiyortlarındaki yolcu gemilerinden ve feribotlardan kaynaklanan emisyonları 2026 senesine kadar en aza indirmek için karar alması bu yönde önemli bir adımdır. Bu sayede fiyortlar, dünyanın ilk sıfır emisyon bölgesi haline gelecektir.

DENİZALTILARDA HİDROJEN KULLANIMI

Hidrojen/oksijen yakıt hücreleri (özellikle PEMFC gibi düşük sıcaklık yakıt hücreleri) denizaltılarını çalıştırmak için ideal özelliklere sahiptir. Bunların a) havaya ihtiyaçları yoktur, yakıt (hidrojen) ve oksit (oksijen) depolanması durumunda deniz altında işleyebilir, b) su dışında hiçbir emme ya da atık madde üretmezler, bu sebeple de sıfır kaldırma gücünü korurlar, c) hareket eden parçaları olmadığından, sonar (deniz radarı) işaretini azaltarak sessizce işlerler, d) düşük sıcaklıkta ısı salarlar ve de böylelikle çok az miktarda termal izler üretirler, e) Çok verimlidirler. 

1989’da Florida Perry Teknolojileri, Ballard’ın yakıt hücresi ile donatılmış küçük bir denizaltı yaptılar. Alman ordusu bazı denizaltılarını hidrojen yakıtlı tesislerle şimdiden donatmış durumdadır. Yunanistan ise, Almanya’dan aldığı ilk yakıt hücreli denizaltıdan sonra ikincisini sipariş vermiştir. Siemens özellikle denizaltı uygulamaları için güvenilir ve verimli yakıt hücreleri geliştirdi.  Avusturya ve Kanada orduları kendi denizaltıları ve donanma araçları için hidrojen yakıt hücreleri üzerinde çalışmalarını tamamlamak üzeredirler.

HİDROJEN YAKITININ GÜVENİRLİĞİ

Gelişen hidrojen teknolojisi, doğal gaz, petrol, kömür ve uranyum gibi nükleer yakıtların geniş çapta kullanımı nedeniyle ortaya çıkan kazalar yanında çok daha güvenli kalmaktadır. Hidrojen kullanımında bazı kurallara uyulduğu takdirde tehlike yok denilecek kadar azalmaktadır. Aslında, hava gazı olarak bilinen ve dünyanın birçok büyük şehrinde yaygın olarak kullanılan gaz karışımı içinde % 50 hidrojen, % 30 metan ve % 7 oranında zehirli bir gaz olan karbonmonoksit bulunmaktadır. Hidrojen havadan 14 kez hafif olması nedeniyle havada hızla yayılır ve patlaması için gerekli % 4 konsantrasyonun altına düşer. Örneğin benzinde bu oran % 1 olup, statik elektrikten oluşabilecek bir kıvılcım ile dahi patlayabilir. Halen uçaklarda kullanılan benzinin kazalarda yanması ile aşırı sıcaklık ve duman oluşmakta ve bunun sonucunda birçok insan hayatını kaybetmektedir. Yakıt olarak hidrojen kullanılması durumunda ise, oluşan sadece su ve su buharı olduğu için zehirlenme veya dumandan boğulma riski ortadan kalkmaktadır. Ayrıca, hidrojen alevi çok az ısı yaydığı için yangınların büyümesini önler ve doğrudan alevle temas edilmediği takdirde tehlikesi yoktur.

Hava içinde alev alma sınırı, patlama enerjisi, alev sıcaklığı ve atık ürün gibi parametreler göz önüne alındığında, fosil yakıtların emniyet faktörlerinin 0.5-0.80 arasında olmasına karşın, hidrojen için, daha yüksek (1 civarında) bir emniyet faktörü bulunmuştur. Bu bulgular, hidrojenin diğer yakıtlara göre daha emniyetli olduğunu açıkça göstermektedir. Hidrojenin güvenliği ile ilgili yapılan bir deney Şekil-4’te gösterilmiştir. 

HİDROJENİN DEPOLANMASI

Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasındaki en büyük sorun depolanmasındaki verim yetersizliğidir. Hidrojen genelde; a) Sıkıştırılmış halde, b)  Sıvı halde, c) Kimyasal bağ oluşturmuş halde, olmak üzere üç farklı yolla depolanabilmektedir. Sıkıştırılmış ve sıvı hidrojen saf halde tanklarda depolanabileceği gibi, fiziksel olarak nanotüplerde de depolanabilmektedir. Kimyasal olarak ise genellikle hidrür şeklindedir. Hidrür formunda depolama, katı halde metallerde olabileceği gibi sodyum bor bileşiğindeki gibi sıvı halde de olabilmektedir. Araştırmalar, bazı alaşımların saf haldeki hidrojenden çok daha yüksek yoğunlukta hidrojen depolayabildiklerini göstermiştir.

HİDROJENİN BOR HİDRÜRLERLE DEPOLANMASI

Ülkemiz, bor madeni açısından dünyada %70 üzeri rezervle ilk sırada yer almaktadır. Bor,  savunma, cam, seramik, metalürji, sağlık, tarım alanlarından temizliği kadar birçok alanda çok önemli bir hammaddedir. Kendisi bir enerji kaynağı olmamakla birlikte hidrojeni büyük oranda ve güvenli olarak depolayabilme özelliğine sahiptir. Bor, birçok elementle olduğu gibi hidrojen birleşikleri olan hidrürlerle de birleşik yapabilir, bunlar arasında en kararlı olanlar, alkali metal borhidrürler olup, bunun en önemli olanı sodyum borhidrürdür. Yıllardır sanayiinin çeşitli kesimlerinde farklı amaçlar için kullanılmasına rağmen hidrojen taşıma kapasitesi ve bor içeren bir bileşik olması, sodyum borhidrürün son zamanlarda çok daha iyi bilinir bir bileşik haline gelmesine yol açmıştır. Sodyum borhidrür ile su reaksiyona girdiğinde aşağıdaki ekzotermik reaksiyona uygun olarak hidrojenin ağırlıkça %10,8’i açığa çıkmakta ve yan ürün olarak sodyum metaborat (NaBO2) üretilmektedir.                 

NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2      ∆H = -218 kJ.mol-1          

Görüldüğü gibi reaksiyon sonucu açığa çıkan hidrojen miktarı hidrür şeklinde bağlı olan hidrojenin iki katı olup, 4 mol H NaBH4’den, 4 mol H ise H2O’dan gelmektedir. Reaksiyonun ekzotermik olması nedeniyle sistemden elde edilen hidrojen nemlidir ve kullanılacağı ortama bağlı olarak hidrojen gazının, nem miktarını düzenleyici bir sistemden geçirilmesi gerekmektedir. İçten yanmalı motorlarda yapılacak küçük bir değişiklik ile bu şekilde üretilen hidrojen gazı, araçlarda yakıt olarak kullanılabilmektedir.

Sodium Bor Hidrür (NaBH4) H2 depolama için üzerinde en çok durulan bir taşıyıcı olup, oda sıcaklığında yüksek saflıkta hidrojen sağlamaktadır. Hidroliz sonucu ortaya çıkan Sodyum meta borattan (NaBO2) Magnezyum yardımıyla tekrar Sodyum bor hidrür elde etmek mümkündür.  

sess.jpg

Şekil: Sodyum bor hidrür-sodyum meta borat-sodyum bor hidrür çevrimi

Dünyada hemen tüm otomobil üreticilerinin hidrojenli modelleri mevcut olup, binlerce adet üretilen bu araçlar birçok ülkede ticari olarak satılmaktadır.             

SONUÇ:

Hidrojen her açıdan güvenli, temiz ve sonsuz bir yakıt olup, zararlı hiçbir yanı bulunmamaktadır. Bugün için dezavantaj sayılabilecek tek nokta ise, henüz yaygın ticari kullanımı olmadığı için fiyatının görece pahalı olmasıdır ki; bu da her yeni teknolojik ürün için geçerlidir. Örneğin cep telefonları veya hesap makineleri gibi teknolojik ürünlerin piyasaya ilk çıktıklarındaki fiyatlarının, şu andaki fiyatlarının onlarca katı olduğu iyi bilinmektedir. Ayrıca petrolün bulunmasından bugüne kadar geçen süre içinde bu sektöre yapılan yatırımın tahmini 160 Trilyon (160,000 milyar) dolar olduğu hesaplanmıştır. Hidrojenin yaygın kullanımı için petrol dolum istasyonlarında hidrojen pompaları kurulması ve tabii büyük miktarda hidrojen üretilmesi gerekmektedir. Bu alandaki çalışmalar birçok ülkede başlamıştır. Örneğin, Nisan 2004 de Kaliforniya Valisi Arnold Schwarzenegger “Hidrojen Otoyolları” projesi çerçevesinde halen 12 adet olan hidrojen dolum istasyonu sayısını önümüzdeki 6 yılda 200’e çıkartmak için çalışma başlatmış ve bundan böyle her 30 km’de hidrojenli arabalar için dolum istasyonları bulunacağı müjdesini vermiştir. Japonya önümüzdeki 20 yıl içinde 15 milyon hidrojenle çalışan otomobil imali için karar almış bulunmaktadır. Almanya 1800 km’lik Hidrojen Otoyolu ile önemli şehirleri arasında hidrojenli taşıtlar ile yolculuk yapanlara yakıtlarını doldurabilecekleri hidrojen pompa istasyonları inşa etmektedir. İzlanda jeotermal enerjisini kullanarak, 2022 de tamamen hidrojen yakıtına geçmeyi kararlaştırmıştır. Bu konuda dünyanın çeşitli ülkelerinden yüzlerce örnek vermek mümkündür.  Günümüzde hidrojenle çalışan yüzlerce otomobil, otobüs ve diğer araçlar artık dünyanın her tarafında insan ve yük taşımaktadır. Airbus şirketi yakın gelecekte hidrojenle çalışan uçakları işletmeye alacaktır.

Hidrojen enerjisi Türkiye’nin şartlarına en uygun doğal kaynaklardan elde edilebilir. Yöresel olarak bu kaynaklar güneş, rüzgâr, jeotermal, bitkisel atıklar, endüstriyel atıklar veya biyokütle olabilir. Bu çeşitlilik hidrojenin elde edilmesinde yöresel olarak en ekonomik seçime olanak sağlayacaktır. Yakıt hücreleri ile elektrik enerjisi, hidrojenden elde edilecektir. Depolama sistemi ise hidrojenin gelecekte elektrik eldesini kablosuz sisteme taşıyacaktır. Bu 21. yüzyılın en büyük devrimi olacaktır. Nasıl cep telefonları haberleşmede büyük bir olanak ve özgürlük sağladıysa, hidrojen depo kartuşları ve yakıt hücreleri portatif olarak elektriği her yere taşıma olanağı yaratacaktır. Bu başta savunma sanayii olmak üzere turizm, tarım, endüstriyel uygulamalarda yeni olanaklar getirecektir. Günlük hayatta kablosuz bilgisayarlar, televizyonlar, ütüler, ısıtıcılar aydınlatma olanağına kavuşmayı sağlayacak önemli bir toplumsal refah getirecektir.  Bugün iletişimde internet nasıl merkezi bilgi ulaşımını bireysel ulaşıma dönüştürdü ve bilgiye ulaşımı inanılmaz hızlandırdıysa gelecekte hidrojen enerjisi de enerjinin kullanımında merkezi enerji dağılımını ortadan kaldırarak enerjiye anında kavuşma olanağı sunacaktır. Enerjideki bu merkeziyetçi olmayan dağılım, bugün yeryüzündeki adaletsiz enerji dağılımı düzenini de ortadan kaldıracaktır. Gelecekte yerel kaynaklardan hidrojen elde edilmesi başarıldığı takdirde, şu an enerjiye ulaşamayan birçok bölgenin insanları kendi enerji kaynaklarına kavuşmuş olacaklardır.

Teknolojik yenilenmesini ve sanayi üretim sürecini hızlandırmak zorunda olan Türkiye önümüzdeki 10 yılda hidrojen enerjisine geçiş için bütün yasal ve hukuki zeminleri hazırlamalı ve bu ikincil enerji kaynağını temin edeceği birincil sistemleri kurmalıdır. Daha sonraki aşamada ise bu yakıtın daha verimli depolanabilmesi ve taşınabilmesi için alternatif olarak önerilen hidrür üretim sistemlerini geliştirmeli ve borlu yakıt çözeltilerini piyasaya sunacak teknolojiyi hazırlamalıdır. Bu teknolojiler ise elektrik enerjisine dönüşüm için gerekli yakıt hücre sistemleri ile entegre olmalı ve dışa bağımlılıktan kurtulmak için, pahalı bir yöntem olan teknoloji transferi yerine üreten bir ülke olmalıdır.

Türkiye bugüne kadar hızla gelişen teknolojiyi yakalamakta sürekli geç kalmış ve devamlı teknoloji ithal eden bir ülke konumuna gelmiştir. Hiç olmazsa enerji alanında bu konumdan çıkma şansı Türkiye’nin önündedir. Türkiye’nin enerji alanında dışa bağımlılıktan kurtulması, gelişmiş bir ülke konumuna gelmesi için hidrojen enerjisi fırsatını iyi değerlendirmesi gerekmektedir. Bu fırsatın iyi değerlendirilebilmesi için Türkiye’deki her bireyin üzerine düşen sorumluluklar vardır. Türk toplumunun ilkokuldan başlayarak hidrojen konusunda bilgilendirilmesi, Türkiye’deki bilim adamlarının çalışmalarını hidrojene yönlendirmesi, özellikle yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak hidrojen üretimi ve ülkenin sahip olduğu bor minerallerinden sodyum bor hidrürün hidrojenin depolanmasında kullanımı ile ilgili teknolojilerin geliştirilmesi, devletin hidrojen enerjisi çalışmalarına destek olması, hidrojen enerjisi alanında teşvikler vermesi bu teknolojinin bir an önce ülkemizde uygulanmasını sağlayacaktır.

*Bu yazı ilk olarak Deniz Ticaret Dergisi'nin Mart sayısında yayımlanmıştır. 

Vira Haber

Bu haber toplam 20448 defa okunmuştur

HABERE YORUM KAT

UYARI: Küfür, hakaret, rencide edici cümleler veya imalar, inançlara saldırı içeren, imla kuralları ile yazılmamış,
Türkçe karakter kullanılmayan ve büyük harflerle yazılmış yorumlar onaylanmamaktadır.