Yakıt pillerinin teknik ve ekonomik açıdan incelenmesi ve uygulama örnekleri

Abstract

Yakıt pilleri, temiz, verimli ve yakıt türüne karşı esnek enerji dönüştürücülerdir. Hidrojence zengin herhangi bir madde potansiyel bir yakıt kaynağı olabilmektedir. Doğal gaz, petrol türevleri, sıvı propan ve gazlaştırılmış kömür gibi fosil kökenli kaynaklar veya etanol, metanol, amonyak gibi kimyasal ürünlerden bir yakıt dönüştürücü yardımıyla elde edilen hidrojenin veya doğrudan hidrojenin oksijen ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucuyla elektrik enerjisi üretir. Başlangıçta uzay araçlarını güçlendirmek için geliştirilen yakıt pilleri, temiz enerji üretimi ve yüksek verimleri ile enerji tasarrufu sağlayan, geleceğin enerji üretim kaynağı olarak görülmektedir. Yakıt pil hücresi başlıca anot ve katot elektrotları ile bunların arasına konulan elektrolitten oluşur. Yakıt pilleri, kullanılan elektrolite göre alkali, fosforik asit, erimiş karbonat, katı oksit, polimer elektrolit ve doğrudan metanol yakıt pili olmak üzere başlıca altı grupta ele alınmaktadır. Yakıt pilleri çevre ve gürültü kirliliğine neden olmamaları, hareketli parça içermemeleri ve fosil yakıtlarından daha yüksek dönüşüm elde edilebilmeleri gibi avantajlara sahiptir. Yakıt pil enerji tesisleri elektrolit türüne bağlı olarak yaklaşık % 40 - 60 verime sahiptir, açığa çıkan ısının değerlendirildiği durumda ise toplam verim %80'e kadar artırılmıştır. Yakıt pilleri uzay araçları, taşıtlar, deniz araçları, taşınabilir araçlar, elektrik ve ısı üretim tesisleri olmak üzere askeri ve sivil kurumlarda geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. Bunun yanında her ölçekte elektrik-Isı tesisleri için araştırmalar sürdürülürken geliştirilen ürünler de ticarileştirilmektedir. Ancak membran geliştirme ve katalizör miktarını düşürme gibi performans artırıcı ve maliyeti düşürücü araştırmalarda yoğun olarak yapılmaktadır. Bu çalışmada yakıt pillerinin mevcut durumu, uygulanma potansiyelleri, yakıt pil türleri, teknolojileri kullanım alanları ve kullanılan yakıtlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Fuel cells are clean, fuel efficient and fuel flexible energy converters any hydrogen-rich material can serve as a potential fuel source for this developing technology. Fuel cells produce electrical energy thought the chemical reaction of oxygen and hydrogen which is produced from fossil fuels (coal, oil and natural gas), chemical products (refinery products, ammonia, methanol, and ethanol) and alternative sources such as biomass and waste materials. Originally developed to power space craft, with their cleaner and efficient power production but now fuel cells seem to be favorable source of the energy production in the future. Fuel cell unit consist of principally anode and cathode electrodes and electrolyte which is located between anode and cathode. Fuel cells are classified into mainly six groups according to the type of electrolyte used in the cells as alkali, phosphoric acid, molten carbonate, solid oxide, polymer electrolyte and direct methanol fuel cells. Creating no environmental pollution, having no noisy and moving parts are advantages of the fuel cells. The conversion in fuel cells is also higher than fossil fuels. The fuel cell power plants according to the type of the electrolyte have approximately 40-60 % efficiency. If the heat released by the fuel cells is used to generate heat, the total yield increased to 80 %. The fuel cells are used in space application, vehicles, boats, mobile electronic equipment, the electric and power plants of electric-power are continuing, the developed products are commercialized. However, the researches to develop the membrane properties and to decrease catalyst portion have also carried out intensively. In this study, the sate of the present fuel cells, the application potential, the types of the fuel cell, advantages, disadvantages and the types of fuel are given comparatively.