HİDROJENİN TARİHİ
Menu
ANA SAYFA
PROJE AMACIMIZ
HİDROJENİN ÖZELLİKLERİ
YAKIT HÜCRESİ NEDİR ?
YAKIT HÜCRESİNİN TARİHİ GELİŞİMİ
YAKIT HÜCRESİ ÇEŞİTLERİ NELERDİR ?
YAKIT HÜCRELERİNİ KARŞILAŞTIRALIM
YAKIT HÜCRESİ TASARIMI
YAKIT HÜCRESİ VERİMLİLİĞİ
HDRJNİN OTOMOTİV UYGULAMALARI
HİDROJENLİ ARABA NEDİR ?
HİDROJENLİ GELECEK
HİDROJEN ENERJİSİNİN DEPOLANMASI ..ÇEVRESEL ETKİLERİ VE DÜNYADAKİ ..DURUMU
KONTROLLÜ HİDROJEN ÜRETİMİ (TEZ)
HİDROJEN YAKITLI MOTOR ..TEKNOLOJİSİ ( MAKALE )
HİDROJEN VİDEOLARI
YAKIT HÜCRESİ
HİDROJEN YAKITI
HİDROJENLİ MOTORSİKLET
HİDROJENİN TARİHİ
ELEKTROLİZ
HİDROJEN ENERJİSİ
ELEKTROLİZ HÜCRESİ YAPALIM
ZİYARETÇİ DEFTERİ
FORUM SAYFASI ÜYE GİRİŞİ

hidrojenteknolojisi

YAKIT HUCRESI TASARIMI

YAKIT HÜCRESİ TASARIMI

Yakıt hücresinin çalışma prensibi, kataliz temeline dayanır; reaksiyona giren yakıtın elektron ve protonları ayrılır, elektronlar bir elektronik devre üzerinden akmaya zorlanır ve böylece elektrik akımı üretilmiş olunur. Bir diğer katalitik prosesle de, geri toplanan elektronların protonlarla ve oksitleyici ile birleşerek atık ürünlerin (örneğin; su, karbon dioksit) oluşması sağlanır.

Hidrojen–Oksijen (proton değişim membranlı yakıt hücresi, PDMYH) tasarımı örneğinde, proton ileten bir polimer membran (elektrolit), anot ve katotu birbirinden ayırır. Proton değişim mekanizmasının tam anlaşılamadığı 1970'lerde bu hücre, "katı polimer elektrolitli yakıt hücresi" olarak adlandırılmaktaydı.

Anot tarafında, hidrojen, anot katalizöre yayınarak proton ve elektronlara ayrışır. Protonlar membran üzerinden katoda doğru ilerlerken, elektronlar da, membranın elektriksel olarak yalıtkan olması nedeniyle harici bir devre üzerinden akar ve elektrik akımı oluştururlar. Oksijen molekülleri katot katalizör üzerinde elektron ve protonlarla reaksiyona girerek su (bu örnekteki tek atık ürün) oluşturur.

Bu saf hidrojen tipi yakıt hücrelerine ilaveten, dizel, metanol ve kimyasal hidrürler gibi hidrokarbon yakıtlar da mevcuttur. Bu tip yakıt hücrelerinin atıkları karbon dioksit ve sudur.

Yakıt hücrelerinde çok çeşitli malzemeler kullanılır. Elektrot–bipolar plakalar genellikle metal (nikel veya karbon nano tüpler) olup daha yüksek verim eldesi için platin, nano demir tozu veya paladyum gibi bir katalizörle kaplanmıştır. Karbon kağıt bunları seramik veya suni membrandan yapılmış elektrolitten ayırır.

Tipik bir PDMYH 0,6 ila 0,7 V arasında voltaj üretebilir. Değişik faktörler nedeniyle akım arttıkça voltaj azalır:

*  Aktivasyon kayıpları

*  Hücre bileşenleri ve iç bağlantıların direnci nedeniyle voltaj düşüşü

*  Kütle taşınım kayıpları (reaksiyona giren bileşenlerin katalizör yüzeyinde azalması nedeniyle voltaj düşüşü)

İstenen miktarda enerji eldesi için, yakıt hücreleri seri veya paralel devreler halinde bağlanabilir. Seri devreler daha yüksek voltaj, paralel devreler daha yüksek akım çekilmesine olanak verir. Bu tür yapılar "yakıt hücresi yığını" olarak adlandırılır. Ayrıca, her hücreden daha güçlü akım çekebilmek için hücre yüzey alanı da arttırılabilir.

TASARIMDA ÖNEMLİ FAKTÖRLER

*  Maliyet. 2002 yılında hücrelerin katalizör içeriği, bir kilowatt elektrik üretimi başına 1000 dolar idi. Hedef, içten yanmalı motorların kullanıldığı mevcut teknolojilerle rekabet edebilmek için bu maliyeti azaltmaktır. Pek çok şirket, hücrede kullanılan platin miktarını azaltmak da dahil olmak üzere maliyetleri düşürmenin yolunu bulmaya çalışmaktadır. Ballard Power Systems şirketi, karbonla takviye edilmiş katalizör kullanarak (performansta bir düşüş olmaksızın) platin kullanımında %30 a varan azalma (1 mg/cm2 ilâ 0.7 mg/cm2) sağlamıştır. Proton Değişim Membranın (PDM) üretim maliyeti. Nafion® membranın günümüz fiyatı 400 avro/m2 dir. Bu membran bir hidrokarbon polimer olan ITM Power membranı ile değiştirilerek fiyat yaklaşık 4 avro/m2 ye getirilebilir. 2005 yılında, Ballard Power Systems şirketi, yakıt hücrelerinde DSM şirketince patenti alınan Solupor® (poröz polietilen film membran) kullanacağını duyurmuştur.

*  PDMYH'nde su yönetimi. Bu tür yakıt hücrelerinde, membranın sürekli ıslak kalabilmesi için, buharlaşan su miktarı, üretilen su miktarına eşit olmalıdır. Eğer su fazla buharlaşırsa membran kurur, direnci artar ve nihayet çatlar ve bu da gaz kaçaklarına yol açar. Bu çatlaklarda oksijen ve hidrojen doğrudan birleşerek ısı açığa çıkarır ki bu da hücreye zarar verir. Eğer su çok yavaş buharlaşırsa, bu kez de elektrotlar fazla su ile boğulur, reaksiyona giren maddeler katalizöre ulaşamazlar ve reaksiyon durur. Yakıt hücresi şirketleri ve akademisyenler su yönetimine ilişkin metotlar geliştirme çabasındadırlar.[5].

*  Akış kontrolü. Yanmalı motorlarda olduğu gibi, reaksiyona giren madde ile oksijen arasındaki oranın kararlı olması, yakıt hücresinin verimli çalışması için zorunludur.

*  Sıcaklık yönetimi. Hücrenin termal olarak aşırı yüklenme sonucu tahrip olmasını önlemek için, hücre içindeki sıcaklık dağılımı aynı olmalıdır. H2 + O2 → H2O reaksiyonu, ekzotermik bir reaksiyon olduğundan bu husus özellikle önemlidir.

*  Dayanıklılık, servis ömrü, ve bazı tür hücrelerin özel gereksinimleri. Sabit tip hücreler, -35°C ile 40°C sıcaklık aralığında genellikle 40.000 saatten fazla güvenilir şekilde çalışabilmeli, otomotiv uygulamalarında ise, aşırı sıcaklıklarda 5.000 saatlik (150.000 mil) bir ömüre sahip olmalıdır. Motorlar ayrıca -30°C de çalışabilmeli ve yüksek güç/hacim oranına (yaklaşık 2,5 kW/litre) sahip olmalıdır.

Anodun karbon monoksite karşı sınırlı toleransı.

Bugün 1 ziyaretçi (4 klik) kişi burdaydı!

=> Sen de ücretsiz bir internet sitesi kurmak ister misin? O zaman burayı tıkla! <=