Hidrojen Nasıl Elde Edilir? - Bilgi Sitesi
Hidrojen evrende bolca bulunan bir malzeme olup, tüm maddelerin yaklaşık olarak ¾'lük bir oranını kapsar. Tüm yıldızlar ve birçok gezegen çok büyük miktarda hidrojen ihtiva eder ancak Dünya üzerinde serbest olarak dolaşan hidrojen miktarı çok düşüktür. Atmosferde yaklaşık olarak onbinde 7 oranında bulunur. Bu yüzden hidrojen üretilmelidir. Hidrojenin yerel kaynakları fosil yakıtlar(CxHy) ve su(H2O) olarak gösterilebilir. Günümüzde hidrojen çoğunlukla doğalgaz, petrol ve kömür gibi fosil yakıtlardan üretilmektedir.
Ancak uzay programları dışında şimdiye kadar hidrojen bir yakıt veya enerji taşıyıcısı olarak pek kullanılmamıştır. Bazı kimyasal ve metalürjik uygulamalar ile rafinerilerde ham petrol yükseltgenmesi gibi işlerde kullanılmıştır. Günümüzde dünya çapında yıllık hidrojen üretimi 40 milyon ton(5, 6 EJ) civarındadır. Bir enerji taşıyıcı olarak hidrojen ileriki yıllarda çok daha fazla miktarlarda üretilmeye ihtiyaç duyacaktır.
Hidrokarbonların(genellikle doğalgaz) buhar reformasyonu hidrojen üretimi için en yaygın, ekonomik ve verimli yöntemdir. Yöntem basitçe 3 ana adım içerir.
Reformasyon reaksiyonu doğalgaz veya fuel oil'in yanmasıyla oluşan çok güçlü bir endotermik ve enerji sağlayıcı reaksiyondur. Reaksiyon sıcaklığı genelde 700-925 ºC arasındadır. Buhar reformasyon yöntemi verimliliği enerji girişi ve üretilen hidrojen oranı ile hesaplanır ki bu değer yaklaşık olarak %65 ile 75 arasındadır. Üretilen hidrojenin fiyatı yaklaşık olarak 6$/GJ dır.
Parçalı oksidasyon hidrokarbonları neftyağından daha ağır hale çevirmek için kullanılır. Çok yakında doğalgaz, etanol hatta benzinin parçalı oksidasyon dönüştürücüleri otomobil tahrikinde yakıt hücreleri ile beraber kullanılacaklar. Bu işlemde işlem sıcaklığı yaklaşık olarak 1. 150 ºC ile 1. 350 ºC arasındadır.
Genel olarak parçalı oksidasyonun verimi buhar reformasyonundan düşük olup %50 civarındadır. Hidrojen yaklaşık olarak 10 $/GJ fiyatla üretilebilir.
Doğalgazın termal ayrımı uzun yıllardır değişik ürünler elde etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bir metan-hava alevi sıcaklığı 1. 400 ºC'nin üzerine çıkarmak için kullanılır. Yan ürün(siyah karbon) üretebildiğinden dolayı bu yöntem ekonomik olarak oldukça uygundur. Ayrıca hidrokarbonlardan hidrojen üretiminde CO2 emisyonu sağlamayan tek yöntem olması da dikkate alınmalıdır.
Kömür gazlaştırılması işleminde toz haline getirilmiş kömür atmosferik basınç altında oksijen ve buhar ile hızlıca parçalanarak oksidasyona uğratılır. Kömür gazlaştırılması işlemi özellikle katı yakıt taşıma gerekliliği ve büyük miktardaki kül atığından dolayı çok komplike bir işlem halini almaktadır. Genel olarak kömür ucuz bir yakıt olmasına karşın kömür gazlaştırma işlevi hidrojen elde etmek için ucuz bir yöntem değildir. Hidrojen üretim fiyatı yaklaşık olarak 12 $ ile 14 $/GJ arasında değişmektedir.
Biyokütleden hidrojen bir pirolisis/gazlaştırma işlevi ile elde edilebilir. Biyokütle bir reaktör içinde yüksek sıcaklık ve düşük basınç altında işleme alınır. İşlem sonunda hidrojen, metan , CO2, CO ve nitrojen elde edilir. Gaz akımlarının yüksek sıcaklıkta bulunmalarından dolayı hidrojen içeriği artar ve bu işlem sonunda oldukça yüksek saflıkta hidrojen elde edilebilir.
Tüm sistem biyokütle hazırlama birimi ve reaktör dizaynı dışında kömür gazlaştırma santraline çok benzer. Ayrıca biyokütlenin daha düşük kalorifik değerinden dolayı kömür gazlaştırma santralinden daha büyük bir alana kurulmuşlardır.
Suyun elektrolizi için, normal basınç ve sıcaklıkta, ideal olarak 1. 23 volt yeterlidir. Tepkimenin yavaş olması ve başka nedenlerle, elektroliz işleminde daha yüksek gerilimlerde kullanılır. Hidrojen üretim hızı, gerçek akım şiddeti ile orantılı olduğundan, ekonomik nedenlerle yüksek akım yoğunlukları yeğlenmektedir. Bundan dolayı pratikte suyun ayrıştırılması için hücre başına uygulanan gerilim genelde 2 volt dolayındadır.
Kuramsal olarak, her metreküp oksijen için 2. 8 kW-saat elektrik enerjisi yeterli olmakla birlikte, yukarıda özetlenen nedenlerle pratikte kullanılan elektrik enerjisi miktarı bir metreküp hidrojen üretimi için 3. 9-4. 6 kW-saat arasında değişmektedir. Buna göre elektroliz işleminin verimi %70 dolayında olmaktadır. Ancak, son yıllarda bu alanda yapılan çalışmalar ve gelişen teknoloji sayesinde %90 verim elde edilmiştir. Pratikte kullanılan elektroliz hücrelerinde, nikel kaplı çelik elektrotlar kullanılmaktadır.
- İleri alkalin elektrolizler %90'a kadar çıkabilen verimlere sahiptir.
-Katı polimer elektrolitik işlem ise elektrolit olarak proton iletimli bir iyon değişim elemanı kullanır. Bu tip elektrolizörler çok yüksek akımlarda (2 A/cm²) çalışabilirler.
Su termal olarak 2000 K sıcaklığının üzerinde ayrılabilir. Bu ayrışma aşağıdaki denklem ile gösterilebilir.
Ayrışma işleminin sadece % 1'lik kısmı 2000 K de, % 8, 5'i 2500 K de ve % 34'ü 3000 K de gerçekleşir. Gazların karışım ürünü oldukça yüksek sıcaklıklardadır. Bu işlemin en büyük problemi reaksiyonu gerçekleştirmek için gerekli olan malzemelerin bu sıcaklığa dayanamamasıdır. İleriki yıllarda daha yüksek sıcaklıklara dayanan malzemeler bulundukça bu yöntem daha yaygınlaşabilir.
Hidrojenin termokimyasal üretimi termoliz için gereken sıcaklıktan daha düşük sıcaklıklarla suyun kimyasal parçalanmasına izin verir. 1960'ların ortalarından bu yana hidrojen eldesi için 2-3. 000 civarında termokimyasal çevrim bulunmuştur. Ancak bunlardan sadece 20-30 kadarı günümüzde hidrojen üretimi için kullanılabilir durumdadır.
- Sülfürik Asit-İyot Çevrimi
- Hibrid Sülfürik Asit Çevrimi
- Hibrid Sülfürik Asit-Hidrojen Brömür Çevrimi
- Kalsiyum Bromür-İyot Oksit Çevrimi
Sıcaklığa bağlı olarak değişmekle beraber bu yöntem ile oldukça yüksek (%40-%50) verim elde etmek mümkündür. Ancak kimyasalların saldığı toksik atıklar ve yüksek sıcaklıklarda malzemelerde oluşan korozyon problemi metodun gelişmesi için çözülmesi gereken problemler arasında yer almaktadır.
Fotoliz sudan hidrojen elde etmek için enerji kaynağı olarak günışığını kullanan bir sistemdir ve fotobiyolojik sistemler, fotokimyasal çeviriciler veya fotoelektrokimyasal hücreler ile desteklenebilir. Bu yöntemle ilgili yeni ve cesaretlendirici çalışmalar yapılmaktadır.
Ülkemiz bor minerallerinin yaklaşık %64'üne sahiptir. Bu miktar doğru kullanılabildiği takdirde çok büyük bir potansiyeldir. Bor minerali endüstride 250'den fazla alanda kullanılmaktadır. Bor 1950'lerden bu yana üzerinde en çok araştırma yapılan minerallerden biridir. Bu noktada bor mineralinin 3 özelliği üzerinde durulabilir.
- Hidrojen taşıyıcısı olarak bor kullanımı
- Hidrojenden daha iyi bir enerji hammadesi olması
- Füzyon reaktörlerinde yakıt olarak kullanımı
Bor üzerinde yapılan araştırmalardan birinde geliştirilen bir teknolojide enerji elde etmek için kullanılan hammadeler saf su ve sodyum bor hidrittir. Sodyum bor hidrit sodyumlu bor tuzunun rafinasyonu sonucu elde edilen ve deterjan sanayinde de kullanılan bir üründür. Geliştirilen bu teknoloji taşımacılığın yanı sıra taşınabilir enerji sağlayıcı piller için de uygulanabilir bir teknoloji olmuştur. Yakıt pillerinde Sodyum borhidritin kullanımı fosil yakıtlardan daha pahalı olan ve eldesi, depolaması, nakli zor olan hidrojenin de dezavantajını ortadan kaldırmıştır.
NaBH4(s)+H2Oâ">4H2 + NaBO2
Su içerisinde çözünen sodyum borhidrit, bir karışım olarak depolanmakta, enerji üretmek için hidrojene ihtiyaç duyduğunda bu karışım içine tatbik edilen katalizör vasıtasıyla kimyasal reaksiyon başlatılmaktadır. Reaksiyon sonucunda gaz halinde kalan hidrojen ya yakıt pili vasıtasıyla elektriğe dönüştürülmekte ya da doğrudan içten yanmalı motorlarda yakıt olarak kullanılmaktadır.
Kırmızı Renginin Kökeni 590 ziyaret
SMF Sisteminde Basit SEO Çalışmaları 1129 ziyaret
16F84A ile Led Kontrol Uygulaması 1136 ziyaret
AeroClear Glass for Vista Theme 1348 ziyaret
Ürün incelemesi: Saitek P3000 Wireless PRO Gamepad 1344 ziyaret
Hosts Dosyası Nedir? Ekinoks Nedir? Vista Transformation Pack 5.5 İntel'in Core 2 Duo E6400'ü %56'lık oc ile fiyat-performans kralı Samsung'un 32 GB Flash Sürücüsü Görücüye Çıktı Avedesk 1.3 Bölüm 1 M-Audio MobilePre USB - USB Beslemeli, Pre-amplifikatörlü USB Ses Kartı M-Audio, Avid/Digidesign tarafından satın alındı - İki dev birleşti İşte Karşınızda Yeni Honda Civic Cubase 4 - Devrimci bir kilometre taşı Müzik prodüksiyon yazılımı. StrokeIt 9.5 VW Touran CCS (BiZEL Motorlu Tek Araç) Windows Vista Güncelleştirme Paketi Avedesk Bölüm2 AMD: Fusion ile CPU ve GPU'yu Birleştiriyor. Murat Günak kimdir? NanoTeknoloji Nedir? Arama Motorları Nasıl Çalışır? Java Destekli Telefonlar için 3D Performans ve Kalite Testleri VW Tiguan ( Küçük Touareg ) Barkod Nedir? Cubase 4 - Kontrol Odası (Control Room) SSL Nedir? Nasıl Çalışır? Avedesk Bölüm 3 - Ave Scripter Eklentileri MouseIMP Pro C-Metisse (Citroen'in Yeni Bombası) Ürün incelemesi: Saitek P3000 Wireless PRO Gamepad Windows Vista Sidebar Beklenen oyun: Trackmania UNITED çıktı! Ürün İncelemesi: Toshiba USB 2.0 1GB Flash Bellek H-racer ve Hydrogen Station AMD FireSTREAM Kartlara Logosunu Verdi Ekran Kartları Nasıl Çalışır? VISTA TRANSFORMATION PACK 6.0 Ürün İncelemesi: APC Back-UPS RS 1000VA Kesintisiz Güç kaynağı(KGK) Pardus Linux 2007 Beta 2 Nintendo Wii Haber Kanalı Artık Yayında Saab Bio Power Yüzyılın icadı: Erke Dönergeci Hidrojen Kullanan Otomobil Sayısı Her Geçen Gün Artıyor! Apple iPhone Samsung'tan Dünyanın En İnce Cep Telefonu TecrubeliPilotAraniyor.COM Vista'nın da çıkmasıyla beraber 4 çekirdekli işlemciler artık standart hale geliyor Mobility Radeon X1900 10.000 Pardus Super Mario artık Nintendo Wii ‘de Avedesk Eklentilerin Ayarlanması Ford Mustang Giugiaro Konsept Dünyanın İlk Boxer Turbo Dizel Motoru Microsoft Virtual PC 2007 ATI Catalyst 7.2 Sürücüleri Çıktı! Dizüstü Canavarı: Monster T2-Rex T72M575U1 Kuantum Bilgisayarlar Geliyor Yüzyılın yarış oyunu: Test Drive Unlimited! Vista üzerinde IIS 7.0 Kurulumu MSN alternatifi, kullanıcıların yeni gözdesi: Trillian Yahoo Messenger Vista ! Kuantum Bilgisayarlar Video oyunları çocukları zayıflatıyor HP iPAQ Voice Messenger 510 ; Ses tanıma, Wi-Fi, Windows Mobile 6.0 hepsi bir arada Toshiba'dan 51 GB HD DVD Intel 11X Fabrikasını Yenliyor Corel WordPerfect Lightning' in halka açık beta sürümünü yayımlıyor! Casper, dört çekirdekli Intel CoreTM 2 Quad Q6600 işlemciye sahip yeni modelini pazara sundu. F1'e geri sayım… Far Cry'ın devam oyunu, muhteşem grafikleriyle: Crysis Değişen İklim Değil,Enerji Olsun!.. Küresel Isınmanın Nedenleri? Sebepleri? IBM Dünya'nın En Güçlü Bilgisayarını Geliştriyor Elbit Systems VIPeR "avcı-katil" robotu çıkarıyor Oyunlar yeni bir boyut kazandı: TrackIR! Yod'm 3D Hard Disk Pazarının Kralı: Seagate Vista Aero Reloaded AeroClear Glass for Vista Theme Yahoo'dan Sınırsız Email Kapasitesi Hava Kirliliğini Arttıran Sıcaklık İnversiyonu- Bölüm1 Türk insanına has Google Logoları… Hava Kirliliğini Arttıran Sıcaklık İnversiyonu- Bölüm2 Adobe'den Ücretsiz PDF Oluşturma Hizmeti Google Spreadsheets Vista'da Farklı Temalar Kullanmak Ati HD2900XT, Nvidia 8800GTX'a Karşı: Crysis Demo ve 3DMark06 Testleri NuSphere PhpED IDE İTÜRO Nükleer Santraller: Nasıl Çalışır? Problemleri Nelerdir? Mucitlerimiz Gün Işığına Çıkıyor 768MB 8800GTX, 512MB ATI HD 2900XT, 640MB 8800GTS Oyun ve 3DMark06 Testleri Hovercraft: Sınır Tanımayan Araç İTÜ Robot Olimiyatları Free Loader güneş pili Vestel, Tamamen Türk Yapımı Yakıt Pili Üretti Adobe CS3 ile Mac'te, Daha Fazla Şey Yapın Beynimiz Nasıl Öğreniyor? Yenilenebilir Enerji Kaynakları Nelerdir? Kuzey Işıkları'nın Dansı Boğaziçi Üniv. Robot Günleri Motorlarda Yanma Odaları ve Özellikleri Güneş Enerjisi Nedir?