Hidrojen enerjisi nedir

Hidrojen 1500’lü yıllarda keşfedilmiş, 1700’lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına varılmıştır. Hidrojen, evrenin en basit ve en çok bulunan elementi olup, renksiz, kokusuz, havadan çok daha hafif ve tamamen zehirsiz bir gazdır. Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeye vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen enerjisi olup, evrenin temel enerji kaynağıdır.

-252,77 Cº’de sıvı hale getirilebilir. Sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki hacminin sadece 1/700’ü kadardır. Hidrojen, bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle basına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. 1 kg hidrojen, 2,1 kg doğal gaz ya da 2,8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Ancak birim enerji basına hacmi yüksektir. Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, bileşikler halinde bulunur. En çok bilinen bileşiği ise sudur.

Isı ve patlama enerjisi gerektiren her alanda kullanımı temiz ve kolay olan hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere atılan ürün sadece su ve/ya da su buharı olmaktadır. Hidrojenden enerji elde edilmesi sırasında su buharı dışında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir. Hidrojen petrol yakıtlarına göre ortalama 1,33 kat daha verimli bir yakıttır. Hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı ve kimyasal enerjinin doğrudan elektrik enerjisine çevrildiği sistemler yakıt hücreleri diye adlandırılır. Yeni geliştirilen bu sistemlerde hidrojen doğrudan ya da hidrojen salan herhangi bir kaynak yardımıyla sisteme verilmekte ve istenilen enerji elde edilmektedir.

Elektrik 20. yüzyıla damgasını vuran bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojenin ise 21. yüzyıla damgasını vuracak olan bir diğer enerji taşıyıcısı olacağı tahmin edilmektedir. Hidrojen evrende en çok bulunan yanıcı bir gazdır. Bilinen bu en hafif element dünyada da çok fazladır. Fakat serbest olarak değil, su molekülü içerisindedir. Hidrojen doğal bir yakıt olmayıp birincil enerji kaynaklarından yararlanılarak değişik hammaddelerden üretilebilen sentetik (yapay) bir yakıttır. Aslında tam olarak yenilenebilir bir enerji kaynağı olmayan hidrojen, bir başka enerji tüketilerek elde edilen sentetik yakıt durumundaki enerji taşıyıcısıdır.

Hidrojenin yakıt olarak kullanılması fikri

Hidrojenin yakıt olarak kullanılması fikri 1800’lü yıllarda düşünülmüşse de, serbest halde bulunmayışı, aynı yıllarda kolayca ulaşılabilen ve kullanıma arz edilebilen fosil yakıtlar nedeniyle konunun üzerinde fazla durulmamıştır. 1960’lı yıllarda başlayan yoğun uzay araştırmaları sırasında kütlesel enerji yoğunluğunun büyüklüğü nedeniyle hidrojen, yakıt olarak tekrar gündeme gelmiştir. Günümüzde uzay mekiklerinde ve uzay araştırma programlarında roket yakıtı olarak sıvılaştırılmış hidrojen kullanılmaktadır.

Güneş, yüzde yüze yakın oranda bütünüyle hidrojenden, enerjisi ise, hidrojen atomlarının kaynaşımından oluşmuştur. Hidrojen, yeryüzünde genellikle oksijenle birleşmiş olarak su biçiminde bulunur. Bu nedenle, okyanuslar, göller, nehirler bizim hidrojen “madenlerimiz”dir. Hidrojen enerji kaynağı olarak kullanılacak olursa, özellikle sudan yararlanılacaktır. Bu nedenle yakıt olarak kullanılan hidrojen yeniden su üretecektir.

Günümüzde yakıt hidrojeninin yeşil ve yenilenebilir enerjilerle ekonomik olarak elde edilebilmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca, güneş fotovoltaik-hidrojen enerjisi sistemleri üzerinde de önemle durulmaktadır. Güneş-hidrojen sisteminde, güneş enerjisi elektriğe dönüştürülür; uzak yerlere bu enerjiyi taşımak ya da gece kullanabilmek için bu elektrikten elektroliz yoluyla hidrojen üretilir (sadece, fabrikalarda, evlerde ve diğer islerde hemen kullanılması gerekmeyen elektrik bu işlem için kullanılır). Böylece elde edilen hidrojen, bugün doğal gazda olduğu gibi borularla büyük kentlere gönderilir. Bu sistemin yararı, fazla elektriğin (hemen kullanılmayan elektrik) hidrojen üretiminde kullanılması ve böylece boşa harcanmamış olmasıdır. Ayrıca hidrojenin borularla taşınması, fazla elektriğin kablolarla gönderilmesinden çok daha ucuz ve daha verimli bir yöntemdir.

Sonuç olarak belki de hepsinden daha yararlısı, hidrojen ve güneş enerjisinin kirletici olmamalarıdır. Bu sistemler ne korkulan CO2, ne asit yağmurlarına neden olan kükürt, ne de kirli sisi oluşturacak başka kirleticiler çıkarırlar. Güneş enerjimizin daha birkaç milyar yıl bizi ısıtacağından kuşku yoktur. Hidrojen elde ettiğimiz suyun da tükenmesi söz konusu değildir, çünkü yanan hidrojen yeniden su üretmektedir. Görüldüğü gibi güneş-hidrojen enerjisi temiz ve yenilenebilir bir enerjidir.

Hidrojen Enerjisi Avantaj ve Dezavantajları

Hidrojen-gazı farklı yöntemlerle elde edildiği gibi su, güneş enerjisi ya da onun türevleri olarak kabul edilen rüzgar, dalga ve biyokütle ile de üretilebilmektedir. Hidrojen karbon içermediği için fosil yakıtların neden olduğu çevresel sorunları yaratmaz. Ne sera etkisi oluşturan ne de kirli hava ve asit yağmurları oluşturan kimyasal madde çıkarır.

Hidrojenin zorda olsa depolanabilir ve taşınabilir olması kullanım alanının çok geniş olmasına neden olmaktadır. Bu enerji kaynağının bir diğer önemli özelliği, taşıdığı enerjinin kolaylıkla elektrik enerjisine dönüştürülebilmesidir. Dünya hidrojene geçiş aşamasında olup bu geçisin 10-15 yıl içinde tamamlanması beklenmektedir. Aynı zamanda verimli bir yakıttır. Enerjinin diğer türlerine (mekanik ve elektrik) başka yakıtlardan daha verimli bir biçimde dönüştürülebilir.

Hidrojen, uçaklar, gemiler ve denizaltılar için de ideal bir yakıttır. Hidrojen yakıtlı gemilerin ve tankerlerin en büyük üstünlüğü, bir kaza sırasında yakıtın çevreye yayılıp, çevreyi kirletmemesidir. Çünkü hidrojen hemen buharlaşıp uçar. Diğer yakıtlar gibi suyun üzerinde kalmaz. Bir yangın durumunda, zehirli karbonmonoksit ya da bilinç kaybına yol açan boğucu zehirli duman yerine yalnızca su buharı çıkarır. Fosil yakıtların aksine hidrojen yakan araçlar kirletici (zehirli karbonmonoksit) de üretmez ve daha güvenlidir. Aynı zamanda hidrojen enerjisi kullanılan evler de fosil yakıt kullanılanlara göre daha güvenlidir. (Yangın çıkması durumunda havaya zehirli duman yayılmaz, tehlike olasılığı daha düşüktür.)

Ancak, hidrojenin korunması ve kapalı yerlerde uzun süre tutulması, kolay sızabildiği için oldukça zordur. Ayrıca, hidrojen oksijenle kontrolsüz bir ortamda patlayarak birleştiğinden oldukça tehlikelidir. 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 göstermektedir. Bununla birlikte, günlük ya da mevsimlik dönemlerde oluşan ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinin hidrojen olarak depolanması günümüz için de geçerli bir alternatif olarak değerlendirilebilir. Bu tarzda depolanan enerjinin yaygın olarak kullanılabilmesi örneğin toplu tasıma araçları için yakıt piline dayalı otomotiv teknolojilerinin geliştirilmesine bağlıdır.

Hidroelektrik enerjisi nedir

Hüseyin Sümer hakkında 62 makale
Chemical and Mechanical engineer. Entrepreneur. Passionate about, Technology and Research.

İlk yorum yapan olun