Yakıt hücreleri, yakıtın sahip olduğu kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren ve tepkime sonucunda çeşitli yan ürünlerle birlikte ısı açığa çıkaran elektrokimyasal cihazlardır. Yakıt hücreleri ile ilgili ilk çalışma, 1838’de ‘Sir William Grove’ tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma sırasında Grove suyun elektrolizinin ters reaksiyonu sonucunda sabit akım ve güç üretimini tesadüf sonucu elde etmiştir.
Ancak bugünkü anlamıyla yakıt hücresi modellerine ışık tutan çalışmalar 20.yy’da yapılmıştır. Bu çalışmalar arasında Tomas Bacon’un çalışması dikkatleri üzerine çekmiş alkalin yakıt hücresi yığınlarında yaptığı çalışmalar ile Pratt&Whitney şirketinin ilgisini çekmiş ve çalışmalarını NASA’ da kullanmıştır.
1958’de NASA, H2-O2 yakıt hücresini uzay araçlarında kullanmaya başlandıktan sonra 1961’de G.V. Elmore ve H.A. Tanner Fosforik asitli yakıt hücresi ile ilgili çeşitli deneyler gerçekleştirilmiştir. NASA Jet Tahrik Laboratuvarı ve Güney Kaliforniya Üniversitesi 1990’da Doğrudan Metanol Yakıt Hücresini (DMFC) geliştirmiştir.
1980’de yaşanan Petrol krizlerinin sonrasında hidrojen enerjisi ve hidrojen yakıt hücrelerine verilen önem artmıştır. Özellikle 21. yy. da teknolojinin gelişmesiyle maliyetlerin düşürülmesi, kullanım alanlarının arttırılması için çalışmalar hızlanmıştır.
Günümüzde yakıt hücresi ile ilgili yapılan bazı çalışmalar şu şekildedir:
– BALLARD güç üretim sisteminde PEM yakıt hücresi deneyleri yapılmıştır.
– Santa Clara (Kanada) tarafından çeşitli yakıt hücreleri ile Dağınık Güç Sistemlerinden enerji elde
– Avrupa’da kojenerasyona uygun MCFC geliştirilmiştir.
– SIEMENS %52 verimle çalışan 250 kW gücünde karma bir güç sistemi geliştirmiştir.
– HONDA 2007 yılında ilk kez yakıt hücresi ile çalışan araba (FCX Clarity) üretimini duyurmuştur.
Ülkemizde ise TÜBİTAK tarafından her yıl düzenli olarak hidrojen enerjili araç yarışları yapılmaktadır. Ayrıca Doğrudan Bor Hidrür Yakıt Hücresinin (DBFC) kullanıldığı BOREN adında bir araç geliştirilmiş olunup bugün yakıt hücresi ile ilgili yapılan çalışmalar hızla devam etmektedir.
Günümüzde özellikle Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Hücresi (PEMFC), Doğrudan Metanol Yakıt Hücresi (DMFC) ve Katı Oksit Yakıt Hücresi (SOFC) ile ilgili çalışmalar ön plana çıkmaktadır.
Günümüzde yakıt hücrelerinde; daha çok membran yapısının geliştirilmesi, su yönetiminin sağlanması, bipolar plakalar için uygun malzeme arayışı, katalizör katmanı ve gaz difüzyon katmanının geliştirilmesine yönelik çalışmalar da yapılmaktadır.
Son olarak yazımı Jules Verne’nin bir sözü ile bitirmek istiyorum…
“İnanıyorum ki suyu oluşturan hidrojen ve oksijen birlikte ya da ayrı ayrı kullanıldığında taş kömüründen daha kuvvetli bir ısı ve ışık kaynağı oluşturacak ve bir gün lokomotiflerin buhar kazanlarını yakmada ve buharlı gemilerin hareketini sağlamada kömür yerine bu gazların sıkıştırılmış hali kullanılacaktır.”
Unutmayın Gelecek Aslında Bugündür!
Ahmet Ege – YÜ / Enerji Sistemleri Mühendisi – ahmetege1661@gmail.com