Fosil yakıtların yakın bir gelecekte tükenecek olması ve fosil yakıtlardan kaynaklanan çevre kirliliği problemleri (CO2 , so., NO. vb emisyonlar) nedeniyle alternatif enerji kaynakları ve kullanımı üzerine araştırmalar hız kazanmıştır. Alternatif enerji kaynaklarının kullanılabilirliği değerlendirilirken, söz konusu kaynağın dünyanın enerji ihtiyacına ne oranda katkı sağlayabileceği ve kullanım sırasında çevresel açıdan ne oranda zararlı olup olmadığı en önemli iki parametredir. Hidrojen sentetik bir yakıt olup, üretim kaynakları son derece bol ve çeşitlidir. Bunların en başta gelenleri su, kömür ve doğal gaz sayılabilir. Hidrojen, bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim ağırlık başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir (120,000 kJ/ kg). Sıvı haline dönüştürüldüğünde gaz halindeki hacminin sadece 1/700'ünü kaplar. Saf oksijenle yandığında sadece su ve ısı açığa çıkar. Hava ile yandığında ise azot oksitler açığa çıksa da diğer yakıtlara göre kirliliği son derece azdır. Bu açılardan hidrojen, gelecegin ikincil enerji kaynağı olma yönünde önemli bir avantaja sahiptir. Dünyada üretilen hidrojenin büyük bölümü, metanın su buharı ile katalitik olarak oksidasyonu yöntemi ile doğal gazdan elde edilmektedir. Üretim esnasında, hidrojen ile birlikte karbon mo noksit, karbondioksit ve reaksiyon sırasında ürüne dönüşmemiş metan açığa çıkmaktadır. Açığa çıkan karbon monoksit, yüksek ve düşük sıcaklık Cü-Hp reaksiyonları ve seçici karbon monoksit reaksiyonları ile hidrojen ve karbondioksite dönüştürülmek tedir. Doğal gazın yanı sıra diğer hidrokarbon yakıtlardan da (metanol, LPG, Nafta, Benzin) su buharı ile katalitik olarak hidrojen üretilebilmektedir. Hidrokarbon yakıtın ortalama mo lekül ağırlığı arttıkça hidrojen üretim prosesinde zorluklar da (koklaşma, buharlaştırma için enerji ihtiyacı v.b. gibi) artmaktadır. Hidrokarbon yakıtın sülfür içeriği de proseste önemli katalizör zehirlenmesi problemlerine yol açmaktadır. Hidrojen, hidrokar bon yakıtların su buharı oksidasyonu üretim yöntemine alternatif olarak, saf oksijen veya hava ile kısmi oksidasyon, piroliz ve ototermal reforming (kısmi oksidasyon ve su buharı oksidasyonu bir arada) reaksiyonları ile de üretilebilmektedir (3, 9). Yakıt pili teknolojileri, yüksek verimleri ve düşük emisyon de ğerleri nedeni ile hidrojenin kimyasal enerjisinin elektrik enerjiKaynaklar(Konvansiyonel, alternatif) •· : ·..J'H�droj�n-��polama '· ı teknolojileri Hidrojen dağıtım' . teknolojileri ı· ', ı - ·· ,•' r · \��ro�en u:tı� ·: teknoloJılerı '• . Şekil 1. Hidrojen ekonomisi bileşenleri. MAKALE / ARTICLE sine dönüştürüldüğü önemli bir enerji dönüşüm ve üretim tek nolojisidir. Enerji taşıyıcısı olarak hidrojen, bu teknolojiler sa yesinde önemini giderek arttırmaktadır. Ancak gerçek anlamda hidrojen ekonomisine geçiş için stratejik ve teknolojik anlamda halen çözümlenmesi gereken önemli konuların olduğu de ğerlendirilmektedir. Şekil 1 'de hidrojen teknolojilerinin temel bileşenleri verilmiştir. Araştırma Alanları Mikro CHP sistemleri göz önüne alındığında, hidrojen üretimi ve yakıt pili teknoloji uygulamalarında, su buharı ile dönüşüm ve ototermal dönüşüm reaksiyonlarından her ikisi de uygula nabilir yöntemlerdir. Literatürde yayınlanan deneysel çalışmalara göre her iki yöntemde de termodinamik dengeye ulaşıla bilmektedir. Ototermal dönüşüm sisteminde ürün içindeki hidrojen konsantrasyonu % 30 mertebelerinde iken, su buharı ile dönüşüm sisteminde % 80'e kadar çıkmaktadır. Bunun nedeni ototermal dönüşüm sisteminde, sisteme oksijen ile birlikte beslenen azotun karışımı seyreltmesidir. Hidrojen konsantrasyonunun düşük olması, yakıt pili verimi nin azalması yönünde küçük bir etkisi vardır. Ancak, ototermal dönüşüm sistemlerinin devreye alma süreleri ile kapasite değişimlerine cevap verme sürelerinin düşük olması nedeniyle, mikro CHP uygulamaları için daha uygun olduğu değerlendirilmektedir. Hangi metot kullanılırsa kullanılsın, fosil yakıtlardan hidrojen üretiminde dikkate alınması gereken bir başka parametre reaktör içerisinde karbon oluşumu riskidir. Katı halde oluşan karbon, katalizörleri zehirleyerek aktivasyonu azaltmaktadır. Dünyada artan çevre problemleri ile eksoz gazlarındaki emisyon azaltma çalışmaları hız kazanmıştır. Evsel uygulamalarda katalitik yakıcıların kullanımı 1 970'Ii yıllara dayanır. Emisyonları kontrol etmenin en iyi yolu egsoz gazlarının sıcaklıklarını kontrol etmektir. Bu gazların cıkış·sıcaklıkları ortalama 400°C-450°C aralığındadır. Yapılan araştırnalar hidrojen oranı yüksek yakıtların yakıt pille rinde kullanımına yöneliktir. Düşük sıcaklıktaki yakıt pilleri (PEM) sentez gazlarındaki CO ve diğer safsızlıklara karşı çok hassastır. Örneğin PEM tipi yakıt pillerinde, sistem 10 ppm'e kadar olan CO miktarını tolere edebilmektedir. Bu durumda ise sürekli çalıEnerji dönüşüm teknolojileri (Yakıt pilleri, içten yanmalı motorlar, mikrotOrbinler vb. 1 . Uygulamalar• (Ulaşım, kontu, sanayi, v.b.) Son kullanıcı A._ ENERJi & KOJENERASYON DÜNYASI · MAYIS-HAZIRAN 2006 "AB'ye Giriş Sürecinde Türkiye'de Kojenerasyon-Yeni Gelişmeler" � =======----=:..::.=.:..:.:..:_:....:.:.==:::.:.c:::..:....:.=.:.::.:....--= ��=..:..:.c=ı-7-9-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=