Yakıt Hücresi (Pilleri) Hazırlayan: Engin TUNÇEL DEÜ İmyo Yakıt Pilleri Hazırlayan:Engin Tunçel

Yakıt Pilleri Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt pili olarak da adlandırılan bu sistemler ilk olarak 1839 yılında William Grove tarafından bulunmuş ve yaklaşık olarak 120 yıl ilgi görmeden kalmıştır. Ancak uzay programları çerçevesinde tekrar ele alınmış ve geliştirilmiştir. Yakıt Pilleri Hazırlayan:Engin Tunçel

Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri Yakıt pilleri; elektrikli ve hibrid taşıtlarda tahrik için kullanılan elektrokimyasal akülerdir. Taşıtta tek başına da kullanılmakta olan yakıt hücreleri enerjiyi kimyasal olarak depo eder. Akülere benzer olarak üretilen yakıt hücrelerinde; anot, katot ve elektrolit bulunmaktadır. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri Yakıt hücrelerinde zaman geçtikçe kullanım performansında bir azalma meydana gelmez ve yeniden şarj gerektirmezler. Yakıt ve bunu oksitleyici tedarik edildiği sürece elektrik üretmeye devam eder. Elektrik üretimi anot ve katot yardımı ile hidrojen ve oksijenin reaksiyonu ile sağlanır. Reaksiyon sonunda su ve ısı enerjisi açığa çıkar. Gerekli oksijen havadan sağlanırken, hidrojen ise kullanılan yakıttan sağlanır. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri Yakıt Pili Çeşitleri Fosforik asit yakıt pili (PAFC), Katı polimer (solid polymer) yakıt pili (SOFC), Alkali yakıt pili (AFC), Proton değişim membranlı yakıt pili (PEM), Doğrudan metanol kullanılan yakıt pili (DMFC) dir. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Fosforik asit yakıt pili (PAFC) Anot ve katot yardımı ile hidrojen ve oksijenin reaksiyona girmesi sonucu elektrik enerjisi üretilir. Hidrojen gazı bünyesindeki iki elektron serbest kalır ve (+) yüklü hidrojen iyonları oksijenle birleşerek su oluşur. Reaksiyon ısısı oldukça yüksektir. Ancak yüksek sıcaklıkta sistem hücre ısısını daha iyi dışarı atar ve verim daha iyidir. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Katı Polimer Yakıt Hücresi (SOFC) General Motor ve Allied Signal firmaları tarafından geliştirilmekte olan bu yakıt hücresinde, anot için gerekli hidrojen metan gazından sağlanmaktadır. Elektrolit olarak katı polimer kullanılabilmektedir. Reaksiyon sonucunda su ve CO (karbon monoksit) gazı oluşmaktadır. Ancak CO zehirli bir gazdır. Her iki elektrotta da pahalı bir element olan platin kullanılmaktadır. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt hücresine sahip bir motorun avantajları Çevre dostudur ve reaksiyonlar sonunda dışarıya egzoz olarak oksijen atılır. Yakıt tüketimi yönünden çok daha ekonomiktir. Ülke ekonomisinin dışa bağımlılığını azaltır. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt hücresine sahip bir motorun dezavantajları İçten yanmalı motora göre daha pahalıdır. Kulanım ömrü şu an için düşüktür. Farklı tiplerde yakıt hücreleri gelişmiş ülkelerde deneme aşamasında olup, yaygınlaşması uzun sürebilir. Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt Hücresi Grubu animasyonu Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

İlk yakıt hücreli otomobil Honda FCX Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt Hücreli Otomobil Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt hücreli otobüs Mecedes Citaro Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt hücreli otobüs Mecedes Citaro Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Yakıt hücreli otobüs Mecedes Citaro Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri Honda FCX Clarity Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri Honda FCX Clarity Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri Honda FCX Clarity Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

2008 Chevrolet Equinox FCEV Fuel Cell Hazırlayan:Engin Tunçel Yakıt Pilleri

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Yakıt hücreleri, kimyasal reaksiyon yoluyla elektrik üreten ve yakıt olarak hidrojen, metanol gibi maddeler kullanan cihazlardır. Hidrojen yakıt hücreleri yan ürün olarak sadece su üreten son derece çevre dostu cihazlardır. Hidrojen yakıt hücreleri ilk olarak uzay mekikleri ve diğer yüksek teknoloji uygulamalarında temiz ve etkili güç kaynağı gerekli olduğu zaman kullanılmaya başlandı. Ama günümüzde hidrojen yakıt hücreleriyle çalışan arabalarla, otobüslerle  seyahat ediyoruz.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Malzemeler: 38 cm uzunluğunda platin kaplı nikel tel veya saf platin tel Bir adet tahta çubuk. dondurma çubukları olabilir 9 voltluk pile uygun uçlu kablo Bir adet 9 voltluk pil Biraz bant Bir bardak su Bir adet voltmetre

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Yapılışı: Öncelikle platin kaplı teli 2 parçaya kesin ve her iki parçayıda bir tornavida ya da çivi yardımıyla sarmal hale getirin. Bu ikisi bizim yakıt hücremizin elektrotları olacak.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap İkinci aşamada kabloların iki tarafını da ikiye kesiyoruz ve kesik uçların izolasyonlarını sıyırıyoruz. Daha sonra resimde görüldüğü gibi çıplak uçları platin elektrotların üzerinde büküyoruz ve hepsini tahata çubuğa yapıştırıyoruz.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Son olarak çubuğu bir bardak suyun üzerine elektrotlar büyük oranda suya girecek kadar yapıştırıyoruz. Büktüğümüz kablo uçları suya kesinlikle değmemeli. Yani sadece platin tel suyun içinde olmalı. Şimdi kırmızı kabloyu voltmetrenin pozitif terminaline bağlıyoruz ve siyah kabloyu da negatif terminaline bağlıyoruz. Bu noktada voltmetre “0” voltu okumalıdır. 0,01 gibi çok ufak değerdeki bir voltaj da kabul edilebilir. Yakıt hücremiz artık tamamlandı.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Yakıt hücremizi çalıştırmak için hidrojen baloncuklarının bir elektroda, oksijen baloncuklarının da diğer elektroda tutunmasını sağlamamız gerekir. Bunun sağlamanın çok kolay bir yolu var. 9 voltluk pili klipse değdirip çekmek yeterli olacaktır. Pili klipse değdirmek elektroliz adı verilen bir işlemin oluşmasına yani suyun atomları olan hidrojen ve oksijene ayrışmasına neden olacaktır. Pil takılıyken elektrotlarda baloncuklar oluştuğunu görebilirsiniz. İşte bunlar hidrojen ve oksijen baloncuklarıdır.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Şimdi pili çıkartıyoruz. Eğer platin tel kullanmıyor olsaydık voltajın tekrar “0” değerine düşmesini beklerdik çünkü artık herhangi bir elektrik kaynağıyla bağlantımız yok. Fakat voltaj “0” değerine düşmüyor. Platin katalizör görevi görerek hidrojen ve oksijenin tekrar birleşmesini sağlar. Hidroliz reaksiyonu tersine döner. Hücreye elektrik vererek suyu ayırmak yerine hidrojen ve oksijen birleşerek tekrar su oluşturur ve elektrik üretir.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Yakıt hücremizden ilk başta 2 volta yakın bir değer alırız. Baloncuklar patladıkça, suyun içerisinde çözüldükçe veya reaksiyon tarafından kullanıldıkça voltaj düşer. Voltaj ilk başta hızlı düşer daha sonra düşüş yavaşlar.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Birkaç dakika sonra baloncuklar sadece elektrik üretmek amacıyla reaksiyon tarafından kullanıldığından voltaj daha yavaş düşmeye başlar. Gördüğünüz üzere 9 voltluk pilden elde ettiğimiz enerjiyi hidrojen ve oksijen baloncukları olarak depoluyoruz. Hidrojen ve oksijeni farklı bir kaynaktan elektrotlara besleyerekte elektrik alabiliriz. Yada gün boyunca bir güneş paneli yardımıyla elektroliz yaparak elde ettiğimiz hidrojen ve oksijeni gece elektrik üretmek için kullanabiliriz. Dahası gazları elektrikle çalışan arabalardaki yüksek basınçlı bir tankta depolayıp, arabanın ihtiyacı olduğu elektiriği yakıt hücresinden üretmesini sağlayabiliriz.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Nasıl oluyor? Bu projede süregelen iki konu var. Birincisi elektroliz yani suyun hidrojen ve oksijene ayrışması ve ikincisi bu gazların tekrar birleşerek elektrik üretmesi. Pilin negatif kutbuna bağlı olan elektrot pil tarafından itilen elektronlara sahiptir. Buradaki dört elektron dört su molekülüyle birleşir. Bu dört su molekülünün her biri iki molekül hidrojen oluşturmak için bir molekül hidrojen atomu bırakır ve geriye dört negatif yüklü OH- iyonu salar.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Hidrojen gazı elektrotda baloncuk şeklinde ortaya çıkar ve negatif yüklüler negatif yüklü elektrottan göç ederler. Diğer elektrotta pilin pozitif kutbu su moleküllerinden elektronları çeker. Su molekülleri pozitif yüklü hidrojen atomlarına ve oksijen moleküllerine ayrışır. Oksijen molekülleri baloncuk şeklinde toplanır ve protonlar pozitif yüklü elektrottan göç ederler Protonlar negatif elektrottaki OH- iyonlarıyla birleşerek tekrar su moleküllerini oluştururlar.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Yakıt Hücresi Pili çıkarttığımız zaman baloncuk şeklinde elektroda tutunan hidrojen molekülleri platinin katalitik özelliğiyle kırılarak pozitif yüklü hidrojen iyonlarını (H+ veya proton da denir) ve elektronları oluşturur.

Kendi hidrojen yakıt hücreni yap Diğer elektrotta platin yüzeye tutunan oksijen baloncukları metalden elektron çeker ve daha sonra sudaki hidrojen iyonlarıyla( diğer elektrottaki reaksiyondan) su oluşturmak için birleşir. Oksijen elektrodu her  oksijen molekülü için iki elektron kaybetti. Hidrojen elektrodu her hidrojen molekülünden iki elektron kazandı. Hidrojen elektrodundaki elektronlar pozitif yüklü oksijen elektroduna çekildi. Elektronlar sudan çok metalden daha iyi geçtiklerinden teli tercih ederler ve elektrik akımını telden alırız. Teldeki elektrikte bir ampulu aydınlatmada kullanılabilir.