Hidrojen Enerjisi
Hidrojen, Yunanca’da “su yapan” anlamına gelen “idrogono” kelimesinden türemiş, element sembolü H, atom sayısı ise 1 olan bir ametaldir. Normal şartlar altında (1 Atm basınç ve 25ºC sıcaklık) renksiz, kokusuz, tatsız, yanıcı ve doğada H2 olarak bulunan tamamen zehirsiz bir gazdır. Hidrojen, 1 Atm’de
-252.77°C’de sıvılaşır. Sıvı hidrojenin hacmi, gaz halindeki hacminin sadece 1/700’ü kadardır. [1]
Hidrojen evrenin kütlece %75’ini, atom sayısı bakımından %90’nı oluşturur. Dolayısı ile evrende en çok bulunan elementtir ve kendinden sonraki en yaygın element olan helyumdan üç kat daha fazla bulunmaktadır.[1]
Evrendeki en bol element olmasına rağmen, Dünya’nın ağırlıkça yalnızca yaklaşık %0,14’ünü (0nbinde ondört) oluşturur. En çok bilinen bileşiği ise sudur. Bununla birlikte sayısız karbon bileşiğinin bir parçası olan hidrojen, yaşam için gerekli bir unsurdur. Tüm canlıların moleküllerinde dolayısı ile fosil yakıtlarda da mevcuttur. Kimyasal olarak çok aktif olduğu için doğada saf element olarak bulunması çok zordur. [2]
Hidrojenin bir enerji kaynağı olarak kullanılabilmesi için doğadaki bileşiklerden ayrıştırılması gerekmektedir. Üretilmesi aşamasında buhar iyileştirme, atık gazların saflaştırılması, elektroliz, foto ve termokimyasal süreçler, radyoliz gibi alternatif birçok teknoloji mevcuttur. Söz konusu yöntemler oldukça maliyetli olduğu için hidrojen üretimi, petrol, doğalgaz gibi hazır yakıtların üretimi kadar maliyet etkin değildir. Hidrojenin diğer yakıtlardan önemli bir farkı, güneş veya rüzgâr enerjisinin yardımıyla sudan üretilebilmesi ve kullanıldığında tekrar suya dönüşebilmesidir.
Hidrojen, bilinen tüm yakıtlar içinde birim başına 120,7 kJ/kg değeri ile en yüksek enerji içeriğine sahip olup petrolden 3,2 kat, doğalgazdan ise 2,8 kat fazla ısıl değere sahiptir. [3]
Hidrojen, T. Von Hohenheim tarafından çeşitli deneyler neticesinde yapay olarak ilk kez elde edilmiş fakat yeni bir element olduğunun farkına varılamamıştır. Hidrojenin yandığı zaman su açığa çıkan yeni bir element olduğu 1766 yılında Henry Cavendish tarafından ortaya atılmıştır. 1783’te Antoine Lavoiser, Laplace ile beraber Cavendish’in bulduklarını tekrarlarken, bu yeni elemente yandığı zaman su üreten manasına gelen “hidrojen” adını vermiştir.[4]
1500’lü yıllarda keşfedilmesine, 1700’lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına varılmasına karşın, literatürde hidrojenden bir enerji kaynağı olarak söz edilmesi 1974 yılında, Miami Üniversitesi Temiz Enerji Enstitüsü tarafından düzenlenen “Hidrojen Ekonomisi Miami Konferansı” sayesinde olmuştur.
Her enerji kaynağında olduğu gibi hidrojen enerjisinin de avantaj ve dezavantajları mevcuttur. Bunlar şu şekilde özetlenebilir.
Hidrojen Enerjisinin Avantajları:
- Hidrojen, yenilenebilir enerji kaynakları da dahil olmak üzere herhangi bir enerji kaynağı kullanılarak üretilebilir.
- Hidrojen elektrik kullanılarak üretilebilir ve nispeten yüksek verimle de elektriğe çevrilebilir. Hidrojenin güneş enerjisi ile doğrudan üretim süreçleri de geliştirilmiştir.
- Yüksek bir verime sahiptir, fosil yakıtlardan %39 daha verimlidir.
- Hidrojen kullanım alanına göre çeşitli formlarda depolanabilir.
- Hidrojen elektrikten veya güneş enerjisinden üretilirken, taşınırken, depolanırken veya kullanılırken kirletici değildir, çevreye zararlı herhangi bir etkisi yoktur. Hidrojenin yanması veya yakıt hücresinde tüketilmesi sonucu son ürün olarak sadece su üretilir.
Hidrojen Enerjisinin Dezavantajları
- Doğada oldukça bol olmasına karşın enerji üretiminde kullanılan hidrojen gazının son derece saf olması gerekir. Saflaştırma işlemi maliyeti artıran en önemli süreçtir. Bu nedenle saf hidrojen üretiminin maliyeti petrol ve doğalgaza göre yaklaşık 4 kat daha yüksektir. İlave olarak, hidrojen ile çalışan yakıt hücreleri içten yanmalı motorlardan 10 kat daha pahalıdır.
- Hidrojen enerjisinden yararlanılırken uygulamada birtakım zorluklarla karşılaşılmaktadır. Örneğin enerjinin üretildiği yakıt hücreleri ve hidrojenin depolandığı tankların hacmi geniş yer kaplamaktadır. Hidrojen petrole göre 4 kat fazla hacim kaplar, hidrojenin kapladığı hacmi küçültmek için hidrojeni sıvı halde depolamak gereklidir. Bunun için de yüksek basınç ve soğutma işlemine gerek vardır. [5]
Kaynakça
Hakkı Gökhan ELÜSTÜN
Uzman
Yeşil Büyüme Politikaları Birimi
gokhan.elustun@izka.org.tr