Günümüzde kullanılan enerji ihtiyacının büyük çoğunluğunu fosil kaynaklardan karşılanmaktadır. Ancak fosil kaynaklarının hızla tükenmesi, çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere neden olması insanları bilinçlendirerek alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları adından da anlaşılacağı gibi tükenmez ve devamlılığı süreklidir. Bu kaynaklardan biri de Hidrojendir. Hidrojen, yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilebilir ve böylece bu kaynaklardan elde edilen enerji hidrojene geçmiş olur. Hidrojen’in elektrikten en büyük farkı kolayca depolanabilir ve taşınabilir olmasıdır. Hidrojen kelimesi yunanca da sırasıyla su ve oluşturan anlamlarına gelen hidrojen ve genesis kelimelerinde türetilmiştir. Oksijenle yüksek enerji ile yanıp suya dönüşmektedir. Geleceğin yakıtı olma üzerinde aday gösterilmesini sağlayan en önemli neden; hafif olmasından (en hafif element) dolayı havayla kolayca karışabilmesidir. Yıldızlar temel olarak hidrojenden oluşmuşlardır. Hidrojen doğada bulunan atomların %90’ını, toplam kütlenin %75’ini oluşturmakla birlikte doğada saf olarak bulunmaz, canlı bitkiler, kömür, metan, petrol gibi organik kökenli maddelerde bulunmaktadır. Bu nedenle de ayrıştırılması gerekmektedir. Bu kapsamda birçok yöntem kullanılmaktadır.
Günümüzde daha ucuz olması nedeniyle fosil kaynaklardan hidrojen üretimi daha yüksek miktardadır. Öyle ki 2005 verilerine göre fosil kaynaklardan hidrojen üretim oranı % 96’dır. % 4’lük kısmı ise yenilenebilir enerji kaynağı kullanılarak hidrojen elde edilen elektroliz (suyun ayrıştırılması) ve diğer yöntemlerdir. Bu yöntemlerin ise maliyeti çok daha fazladır. Bu nedenle de pek fazla kullanılmamaktadır. Bunun yanında bazı bakteri ve alglerden de hidrojen üretildiği keşfedilmiş olmakla birlikte pek kullanılmamaktadır.
Hidrojenin faydalarını sıralayacak olursak;
*Isıl verimi yüksektir. Bilinen tüm yakıtların arasında en fazla enerjiye sahip olanıdır. Benzine göre üç kat daha fazla verimlidir.
*Yenilenebilir ve depolanabilir.
*Diğer yakıtlarla birlikte kullanılabilir.
*Fosil yakıtlara karşı alternatif olup, fosil yakıtlar gibi zararlı emisyona neden olmaz.
Otomobil sektörü diğer sanayi dalları ve ekonominin diğer sektörleriyle yakın ilişki içerisinde olması nedeniyle sanayileşmiş ülkelerde ekonominin lokomotifi konumundadır. Hidrojen enerjisi otomobillerde de kullanılmaktadır. Hidrojen ile çalışan araçlara hidromobil denmektedir. Hidromobillerin çalışma prensibi; belirli bir basınçla depolanmış hidrojen ile havada bulunan oksijen, yakıt hücresine gönderilir. Akülere benzer olarak üretilen yakıt hücrelerinde anot, katot ve elektrolit bulunmaktadır. Burada anot uçtan hareket eden hidrojen, elektronunu dış devreye vererek iyon haline gelerek oksijenin bulunduğu katot uca ulaşır. Dış devreden gelen elektron ile hidrojen ve oksijen katot uçta tepkimeye girerek su ve ısı oluşturur. Elektronun dış devredeki hareketi elektrik akımını oluşturarak elektrik üretimini sağlanır. Üretilen elektrik sürekli bataryayı besleyerek burada depolanır ve elektrikli tahrik motoruyla, elektrik enerjisi mekanik enerjiye çevrilerek aracın ilerlemesini sağlanır. Hidrojenli araçlardaki batarya dışarıdan şarj edilebildiği için hibrid olarak da çalışabilmektedirler.
Hidrojenli araçlar elektrikli motora sahiptirler. Elektrik motorunda sabit ve hareketli iki esas parça bulunup sürtünen parçalar daha az olduğundan daha az ses çıkartır. Bu sayede gürültü kirliliğine neden olmaz. Egzoz emisyonu olarak da dışarıya su veya su buharı vermekte olup karbon salınımına neden olmayarak çevreyi koruyucu yapıdadır. Diğer taraftan hidrojenin maliyeti benzinin maliyetinin yarısı kadar olmakla birlikte araçların mekanik aksamı kullanılarak elde edilen elektrik enerjisiyle maliyet daha da düşmektedir.
Hidrojenle çalışan araç üretimi konusunda ülkemizde birçok üniversitede çalışmalar yapılmaktadır. Bunlardan bazıları da Uludağ Üniversitesi Makine Mühendisliği atölyelerinde gerçekleştirilen çalışmalardır. Uludağ Üniversitesi Makine Topluluğu’nun, tamamı lisans öğrencilerinden oluşan 20 kişilik ekibiyle Hidromakit ismini verdikleri 4 tekerlekli, 2 kişilik ve saatte 60 km hıza ulaşan araç ürettiler. Topluluk, %85 oranda yerliliğe sahip bu aracı daha ileri seviyelere getirip yerlilik oranını artırmayı planlamaktadır.
Ankara Üniversitesi Hidromobil takımı 2007 yılında Hidroket adıyla bir hidromobil üretmişlerdir. Bu araç, 286 kg ağırlığa, 50 km/saat hıza, 1,2 KW-1,60 Hp beygir güce sahipti. 2008 yılında bu araçta ilerleme yapılıp ağırlığı 186 kilograma düşürülmüş, hızı 60 km/saat’a çıkarılmıştır. 2009 yılında Hidroket 4 ismini verdikleri araçla daha ileri seviyelere ulaşılarak ağırlığı 153 kilograma düşürülmüş, hızı 88 km/saat, gücü ise 2 kw-2,68 Hp beygire çıkarılmıştır. Bu tarihten sonra da günümüze kadar ufak tefek değişiklikler yapılmıştır.
TÜBİTAK tarafından 2007 yılından beri hidromobiller arasında yarışma düzenlenmektedir. Bu yarışmada, Boğaziçi Üniversitesi Buhar, Anadolu Üniversitesi Hidroana, Erciyes Üniversitesi Katremobil, İzmir Makine Mühendisleri Odası Posseidon, İstanbul Teknik Üniversitesi Hydrobee, Yıldız Teknik Üniversitesi Yıldız, Ortadoğu Teknik Üniversitesi ODTÜ-TEK, Ankara Üniversitesi Hidroket ismini verdikleri hidromobil araçlarıyla yarışmaktadır.
Diğer taraftan, Fransız Alstom firması Coradia iLint ismini verdikleri, hidrojenle çalışan tren ürettiler. 300 yolcu taşıyabilen bu trenin saatte ulaşabileceği maksimum hız 140 km. Bir depo hidrojenle 600-800 km arasında yol gidebilmektedir. Bu tren elektrikle çalışanlara nazaran hem daha sessiz hem de daha çevreci.
Hidrojenle çalışan araç üretiminin olumsuz yönlerinde biri hidrojenin elde edilme maliyetinin yüksek olmasıdır. Diğer bir olumsuz yönü ise her ne kadar benzine göre üç kat fazla verimli olsa da depolanması için benzinden kat kat fazla alana gerek duyulmaktadır. Tankın büyüklüğünün ve dolayısıyla da ağırlığının yüksek olması depolama tanklarının araçlara montajını zorlaştırmaktadır. Dolayısıyla hidrojenli araçlarda sık sık deponun doldurulması gerekmektedir. Ancak gelişen nano teknoloji sayesinde, hidrojenin, başka elementler (Bor, Lityum vb.) ile karıştırılarak nano tüpler aracılığı ile depolanabileceği düşünülmektedir.
Ancak, gelişen teknoloji ile birlikte alternatif yöntemlerle ve daha kolay bir şekilde, daha az maliyetle hidrojen elde edilebileceği ve depolanabilecektir. Bu şekilde hidrojen fosil yakıtların yerini rahatlıkla alabileceği kanaatindeyim. Çünkü geleceğin yakıtı yenilenebilir ve çevre kirliliğinden bağımsız olanlardır. Dolayısıyla, hidrojenin ulaşım yakıtı olarak petrolün alternatifi olacağı söylenmektedir.
Kaynakça:
yenisafak.com.tr
http://web.firat.edu.tr
Yazar: Çiğdem Aydın