Yakıt hücresi çağı

1800’lü yılların başlarında geliştirilen ve günümüzde oldukça yaygın bir şekilde üstünde çalışılan yakıt hücreleri, çağımızın gelişen teknolojisiyle dünyanın enerji problemini çözmede en önemli adaylardan biri haline gelmiştir. Genel kullanım yöntemiyle elektrik üreteçleri, yakıt enerjisini elektriğe dönüştürmek için yanma reaksiyonunu gerçekleştirir. Yanma reaksiyonunun verimli olabilmesi için yakıtın ve oksitleyicinin tam olarak karışması gerekir. Bu yanma reaksiyonunun elektrik enerjisine dönüşmesi için birçok ara işlem kullanılır ve bu ara işlemler, elektrik üretiminin verimini büyük ölçüde düşürmektedir. Yakıt hücresinde ise durum biraz daha farklıdır, yakıt enerjisi ara işlem kullanılmadan doğrudan elektrik enerjisine çevrilir ve verim oldukça yüksektir. Bu sistemde yakıt ile oksitleyici birbirleriyle karışmazlar ve aralarında iyon transferi yapan bir membran bulunmaktadır. Sistem içinde kullanılan katalizör, yakıtın içinde bulunan moleküler yapıları parçalayarak elektronu ayrı bir devreden elektrik enerjisine, protonu ise membrandan geçirerek diğer katalizör üstünde suya dönüştürür. Özet olarak yakıt hücreleri, yakıtın enerjisini elektrokimyasal reaksiyonla elektrik enerjisine çevirir. Bu sistemlerin dezavantajı hidrojen ile çalışmasıdır. Hidrojen gazı diğer gazlardan daha yanıcı ve patlayıcıdır, bu yüzden hidrojen gazını depolamak biraz sorunludur; ancak Türkiye hidrojen depolamasında da büyük başarılar göstermektedir. Bununla birlikte hidrojence zengin likit sıvılarla (metanol, etenol, borhidrür, hidrokarbon gaz vb.) çalışan katalizör araştırmalarına devam etmektedir ve bu konuyla ilgili kayda değer veriler elde edilmeye başlanmıştır.

Yakıt hücrelerinin enerjiyi elektrona dönüştürme verimliliği oldukça yüksek olmasına karşın katalizörlerinde kullanılan platinin maliyetinin yüksek olması nedeniyle pek tercih edilmeyen yöntemlerdi; ancak son 10 yılda katalizörde kullanılan platin maliyetini düşürmek için farklı yöntemler denendi ve büyük başarılar elde edildi. İnce film teknolojisi ile yapılan katalizör çalışmalarının platin maliyetini düşürmesinin yanında daha ucuz olan elementler ile katalizör verimini arttırma çalışmaları devam etmektedir. Dünyada bu çalışmalar bazı laboratuvarlarda sürüyorken Türkiye’de de ön ticari aşamaya geçilmiştir. Yeterli sayıda çalışan laboratuvarımız mevcuttur, ancak birbirlerinden bağımsız bir çalışma yürütmesi gereksiz zaman kayıplarına neden olmaktadır.

Biraz daha açmamız gerekirse bir katalizör türü düşünün, farklı atomik yapıda ve bütün laboratuvarlar aynı yapıya çalışıyor, sonuç itibariyle tüm laboratuvarlar aynı sonuca ulaşacak, bu gereksiz zaman kaybı ve ek maliyet kaybı için Türkiye’de bir üniversite içinde Yakıt Hücresi Araştırma Merkezi kurulabilir ve Türkiye’deki tüm yakıt hücresi çalışan laboratuvarların bilim insanlarını bir merkezde toplayarak, koordineli bir şekilde farklı çalışmalar yürütülebilir. Bu şekilde zaman kaybından ve ek maliyetten kurtulmuş oluruz. Çalışma sonuçlarını veri güvenliği nedeniyle tek merkezde toplamış oluruz.

Bu kadar önemsediğimiz ve dünyanın enerji problemini çözmeye aday olan yakıt hücrelerinin farklı kullanım alanlarını değerlendirecek olursak, burada öne savunma sanayii çıkmaktadır. Elektrikle çalışan savunma sanayii ürünlerinin güç kaynağı olarak kullanılması umut vadetmektedir. Denizaltı, torpido, insansız araçlar, elektronik haberleşme cihazlarının güç kaynakları ve birçok noktada piller, yerlerini yakıt hücrelerine bırakmaya hazırlanıyor. Yakıt hücreleri, savunma sanayii teknolojilerinin haricinde, özel sektörde araba, tır, kamyon vb. araçlarda kullanılmaya başlandı. Geleceğin enerji kaynağı hidrojen ile çalışan yakıt hücreleri neden bir kombi tasarımı ile evlerimize bizleri ısıtmak için girmesin ki, bu hayal gerçeğe dönüşmek üzere. Bu kadar önemli bir teknolojiyi zamanında yakalamış ve ileri bir seviyeye taşımış laboratuvarlarımıza Türkiye olarak gözümüz gibi bakmak zorundayız ve yurt dışında çalışmalarını tamamlamış ürünlere Türkiye olarak yüksek gümrük kotası uygulamalıyız, aksi durumda ikinci bir cep telefonu vakası yaşamış oluruz. Dünyanın en iyi cep telefonunu yaparken nasıl olur da Türkiye dünyanın cep telefonu çöplüğüne dönüşür diye kendimize sormalıyız. Bundan sonra geliştirdiğimiz ve ülkemize kazandırdığımız teknolojileri korumalıyız.

Resim Kaynakça:
https://news.wisc.edu/new-fuel-cell-concept-brings-biological-design-to-better-electricity-generation/
https://makalecafe.com/yakit-pili-yakit-hucresi-nedir-2022/
https://www.navalnews.com/naval-news/2019/07/naval-group-achieves-breakthrough-with-its-fc2g-aip-system/