HİDROJENİN KİMYASAL BİLEŞİKLER HALİNDE DEPOLANMASI Metanol, hidrokarbonlar veya amonyaktan ısıl bozundurmayla hidrojen üretilebilir. Biyokütleden bu amaçla metanol üretimi çalışmaları devam etmektedir. Çeşitli hidrokarbonlardan değişik kapasitelerde hidrojen üreten yakıt dönüştürücüler yoğun olarak çalışılan konular arasındadır. Boyacı San vd. (2001) tarafından yapılan bir çalışmada hidrojenin yakıt pillerinde kullanımı ile bağlantılı olarak yakıt dönüştürücülerle ilgili bir derleme de verilmektedir. SODYUM BORHİDRÜRÜN HİDROJEN DEPOLAMADA KULLANIMI 1998' de kurulan Millennium Celi (Eatontown, NJ, ABD), sodyum borhidrürün katalizör varlığında su ile hidrojen vermesi reaksiyonuna dayanan Hydrogen on Demand™ (istendiğinde hidrojen) sistemi geliştirmiştir. NaBH4f 2H20katalizör 4 H 2f NaBO2 Bu teknolojinin avantajları: O Sodyum borhidrür çözeltisi mevcut benzin alt yapısını kullanabilir. Mevcut benzin istasyonları ağı ile dağıtılabilir. O Ağırlık/enerji depolama kapasite oranı benzininkine eşdeğerdir (Şekil 1 ). O Sodyum borhidrür ve sodyum metaborat çözeltileri yanıcı değildir. O Reaksiyon kolayca kontrol edilebilir. O Hidrojenin yarısı sodyum borhidrürden diğer yarısı ise sudan gelmektedir (1 00g sodyum borhidrürden -21g H2 ü retilebilir). O Heterojen katalizör pek çok kere kullanılabilir. O Sodyummetaborat yeniden sodyum borhidrür üretiminde kullanılabilir. O NaBH4 katı halde kolayca taşınabilir. O İçten yanmalı motorlarda yapılacak bazı ufak değişikliklerle araçlarda bu sistemle üretilen hidrojen yakıt olarak kullanılabilir. Millennium Celi, daha önce doğal gazla çalışan bir Ford Crown Victoria taksiye bu sistemi uygulayarak hidrojeni içten yanmalı motorda yakarak kullanmıştır. Hydrogen on Demand ™ sistemi ile 800-900 1 Hı/dk (11 atm, % 100 bağıl nem) üretilebilmektedir. Sodyum borhidrürden elektrokimyasal yöntemle hidrojen üretme ilkesi Millennium Celi tarafından hem pillerde hem de yakıt pillerinde uygulanmıştır (Amendola, 1998). Şematik gösterimi Şekil 2'de verilen elektrodönüşüm hücresinde anot tarafında yer alan reaksiyon ve standart yarım hücre potansiyeli, E112 = 1,24 V katot tarafında ise hava oksijeni yardımıyla yer alan reaksiyon MAKALE / ARTICLE ve standart yarım hücre potansiyeli, E112- = 0,41 V toplam reaksiyon ve voltaj ise E112 = 1,641 V olarak yazılabilir. -----c::�m!· ::::ı------. • • • • • BH, Çözeltisi "........... l .. Membran Katot Şekil 2. Elektrodönüşüm hücresi (Amendola, 1998). Anot ve katot kamaralarını birbirinden ayırmak için iyon seçici bir membran kullanılabilir. Bu membran katyon seçici ise anot tarafından katot tarafına Na+ iyonları, anyon seçici ise katot tarafından anot tarafına OH- iyonları taşınır. Bu sistemde Bipolar membranlar da kullanılabilir. Borhidrür jel şeklinde de olabilir. Borhidrür jel şeklinde kullanılır ve katot tarafına geçişi engellenirse membrana gerek kalmaz. Patentte elektriksel iletkenlik için iletkenliği yüksek bir katkının da (özellikle pillerde) ilave edilebileceği bildirilmektedir. Aynı şekilde pillerde oksidasyon hava yerine CIO 3 gibi kuvvetli bir oksitleyici ile yapılabilir. 69 istemli patentte pil ve yakıt pili olarak çeşitli yapılar, oksidasyon ve elektriksel iletkenliği arttırıcı katkılar, metaboratın benzer hücrelerde bor hidrüre indirgenmesi gibi olası tüm konular dikkate alınmıştır. Teorik bir enerji hesaplanmasında %44'lük sodyum borhidrür çözeltisinden 5, 11 kWsaat/litre çözelti enerji kazanılabileceğini ve bunun bir litre benzinden elde edilecek enerjinin %56'sına eşit olduğu gösterilmiştir. Yakıt pili+elektrik motoru ile çalıştırılan bir araçta içten yanmalı motora kıyasla 2,5-3 kat etkin enerji kullanılabileceği göz önüne alınırsa, normal ağırlıkta bir aracın 115-135 galonluk bir depo ile 480 km'den fazla yol gidebileceği hesaplanır. Tipik bir sistemin yapısı şematik olarak Şekil 3'de gösterilmiştir. Yakıt pompası tanktan aldığı sodyum borhidrür çözeltisini katalizör yatağına göndermektedir. Burada oluşan hidrojen gazı tüketilmiş çözeltiden (sodyum metaborat çözeltisi) bir gaz ayırıcı kamarada ayrılmakta, nemini ayarlamak amacıyla bir soğutucudan geçirildikten sonra yakıt piline veya hidrojen motoruna gönderilmektedir. Metaborat çözeltisi yeniden rejenere edilmek üzere ayrıca depolanmaktadır. ENERJi & KOJENERASYON OÜNYASI 53
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=