Hidrojen Hücresi Türleri ve Özellikleri
05 Temmuz 2024

Hidrojen Hücresi Türleri ve Özellikleri

Hidrojen Hücresi

Tarihçe

Hidrojen yakıt hücresinin ilkeleri ilk olarak Alman bilim adamı C. F. Schönbein tarafından 1838'de keşfedilmiş ve "Philosophical Magazine" dergisinin Ocak 1839 sayısında yayımlanmıştır. Bu çalışmadan esinlenen Gallerli bilim adamı W. R. Grove, 1843'te günümüz fosforik asit yakıt hücresinde kullanılan malzemelere benzer malzemeler kullanarak ilk yakıt hücresini geliştirdi. 1955'te General Electric firmasında çalışan kimyacı W. T. Grubb, orijinal yakıt hücresi tasarımını, elektrolit olarak sülfonatlaştırılmış polistiren iyon-değişim membranı kullanarak geliştirdi. Üç yıl sonra, bir başka General Electric çalışanı olan L. Niedrach, hidrojenin oksidasyonu ve oksijenin redüksiyonu için katalizör görevi gören, membran üzerine platin kaplama yöntemini geliştirdi. Bu hücre daha sonra 'Grubb-Niedrach yakıt hücresi' olarak anılacaktır. General Electric firması, bu teknolojiyi NASA ile daha da geliştirdi ve bu teknoloji, Gemini uzay projesinde ilk ticari yakıt hücresi olarak kullanıldı.

Çalışma Prensibi

Hidrojen hücresinin çalışma ilkesi, kataliz temeline dayanır. Tepkimeye giren yakıtın elektron ve protonları ayrılır, elektrolit iletken olmadığından elektronlar bir elektronik devre üzerinden geçmeye zorlanır ve bu şekilde elektrik akımı üretilir. Bir diğer katalitik prosesle de geri toplanan elektronlar, protonlarla ve oksitleyiciyle birleşerek atık ürünler oluşturur. Proton ileten bir polimer membran, katot ve anot birbirinden ayırır. Proton değişim mekanizmasının tam anlaşılamadığı 1970'lerde bu hücre, "katı polimer elektrolitli yakıt hücresi" olarak isimlendirilmiştir.

Katalitik Süreç

Anot tarafında hidrojen, anot katalizörüne yayılır ve proton ve elektronlara ayrışır. Protonlar membran üzerinden katoda ilerlerken, elektronlar da membranın elektriksel olarak yalıtkan olması sebebiyle harici bir devre üzerinden akar ve elektrik akımı ortaya çıkar. Oksijen molekülleri katot katalizörü üzerinde elektron ve protonlarla reaksiyona girerek su oluşturur.

Yakıt Türleri

Bu saf hidrojen türü yakıt hücrelerine ilaveten, dizel, metanol ve kimyasal hidrürler gibi hidrokarbon yakıtlar da kullanılmaktadır. Bu tip yakıt hücrelerinin atıkları ise karbondioksit ve sudur.

Malzemeler

Yakıt hücrelerinde çeşitli malzemeler kullanılır. Elektrot-bipolar plakalar çoğunlukla metal olup daha yüksek verim eldesi için platin, nano demir tozu ya da paladyum gibi bir katalizörle kaplanmıştır. Karbon kâğıt bunları seramik ya da suni membrandan yapılmış elektrolitten ayırır.

Performans ve Verimlilik

Tipik bir Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücresi (PDMYH) 0,6 ile 0,7 Volt arasında voltaj meydana getirir. Değişik faktörler sebebiyle akım arttıkça voltaj azalır:
  • Aktivasyon kayıpları
  • Kütle taşınım kayıpları
  • Hücre bileşenleri ve iç bağlantıların direnci nedeniyle voltaj düşüşü
İstenen miktarda enerji elde etmek için, yakıt hücreleri seri ya da paralel devreler durumunda bağlanabilir. Seri devreler daha yüksek voltaj, paralel devreler daha yüksek akım çekilmesine imkân verir. Bu tür yapılar "yakıt hücresi yığını" olarak isimlendirilir. Ayrıca, her hücreden daha kuvvetli akım çekebilmek için hücre yüzey alanı da çoğaltılabilir.

Ek Bilgiler

Yakıt hücrelerinin gelecekte enerji üretimi ve taşımacılık sektörlerinde önemli bir rol oynaması beklenmektedir. Çevre dostu olmaları ve fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmaları, bu teknolojinin önemini artırmaktadır. Hidrojen üretim tekniklerindeki gelişmeler ve maliyetlerin düşmesi, yakıt hücrelerinin daha geniş çapta benimsenmesine olanak tanıyacaktır.

Sizden Gelen Sorular / Yorumlar

İlk soruyu siz sormak istermisiniz?

Soru Sor / Yorum Yap

şifre

Çok Okunanlar

Hidrojen Atom Numarası Nedir?

Hidrojen Atom Numarası Nedir?

Editörün Seçtiği

Hidrojen Elektroliz

Hidrojen Elektroliz

Haber Bülteni

Popüler İçerik

Hidrojen Sülfür Zehirlenmesi Belirtileri ve Tedavisi

Hidrojen Sülfür Zehirlenmesi Belirtileri ve Tedavisi

Hidrojen ve Bor Enerjisi

Hidrojen ve Bor Enerjisi

Hidrojen Elementi Nelerdir?

Hidrojen Elementi Nelerdir?

Hidrojen Peroksit Saçı Nasıl Açar?

Hidrojen Peroksit Saçı Nasıl Açar?

Hidrojen Oksijen Oksijen Nerede Kullanılır?

Hidrojen Oksijen Oksijen Nerede Kullanılır?

Güncel

Hidrojen Metal mi?

Hidrojen Metal mi?

Güncel

Hidrojen Katalizörü

Hidrojen Katalizörü