Hidrojen Teknolojileri

... konulu sunumlar: "Hidrojen Teknolojileri"— Sunum transkripti:

1 Hidrojen Teknolojileri
Niğde Universitesi Muhendislik Fakültesi Makine Müh Bölümü

2 Sunum Planı Hidrojen Enerjisine giriş Hidrojen Üretim Metotları
Hidrojenin Depolanması Hidrojen Enerjisi Uygulamaları Niğde Üniversitesinde Yapılan Çalışmalar(Hidrojen Üretimi) Sonuç ve Öneriler

3 Niçin Hidrojen Fosil Yakıt kaynakları hızla azalmaktadır.
Fosil yakıtlar çevremize ve sağlığımıza zarar vermektedir Güneş, rüzgar, hidroelektrik, temiz yenilenebilir enerji kaynakları fakat istendiğinde hazır olmayabiliyorlar Nükleer enerji fosil yakıtlara bağımlı değil fakat üretilen elektrik enerjisinin araçlarda kullanımı zordur Ülkemizde önemli ölçüde linyit kaynakları var fakat bunu etkin bir şekilde fosil yakıtlar yerine kullanamıyoruz

4 Niçin Hidrojen Hidrojen temel enerji kaynağı değil
Hiçbir yerde hidrojen kaynağı yok, hidrojen bileşik halinde En önemli kaynağı su, doğalgaz metan, biyo yakıtlar Fakat hidrojenin eldesi için enerji gerekiyor Hidrojen İkincil Enerji Kaynağı, enerji taşıyıcı Hidrojen ile rüzgar, güneş, ve diğer yenilenebilir enerji kaynakları etkin bir şekilde kullanaılabiliyor

5 HİDROJENİN TEMEL ÖZELLİKLERİ

6 YAKITLARIN ENERJİ KARŞILAŞTIRMASI
Odun Kömür Ham petrol Gaz yağı Ethanol Methanol Metan Doğal gaz Benzin Hidrojen Yakıtların Enerji İçeriği [MJ/kg]

7 Hidrojen Yanma Ürünü sadece su Yakıt pilleri ile daha yüksek verim
Az yakıtla daha uzun mesafe Hidrojen Fosil yakıtlara bağımlı değil Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilebilir

8 Güneş-Hidrojen Hidrojen, güneş enerjisi kullanılarak PV veya konsantre güneş enerjis kullanarak elektrolizörler yardımıyla sudan elde edilir.

9 Rüzgar-Hidrojen Rüzgar temiz ve tükenmez bir enerji kaynağı olup, türbinlerden üretilen elektrikten elektrolizör yardımıyla hidrojen üretilebilir. H2 Elektrik

10 Biyokütle-Hidrojen Hidrojen tatlı sorgum, şeker pancarı gibi ürünlerden kimyasal işlemlerle ekonomik olarak üretilebilir. H2

11 Jeotermal-Hidrojen Jeotermal kaynaklar (sıcak sular veya kayalar) hidrojen üretimi için ucuz ve temiz enerji sağlar. H2

12 DOĞALGAZDAN HİDROJEN ve ELEKTRİK ÜRETİMİ
H2 ZENGİN YAKIT ATIK GAZ ISI YAKIT İŞLEMCİSİ DOĞALGAZ DC - AC INVERTER 120/240 VAC YAKIT PİLİ YIĞINI SU BATARYA KAPASİTÖR BATARYA HAVA SU

13 Metanolden Hidrojen Üretimi

14 Kömürden Hidrojen Üretimi

15

16 Hidrojen Ekonomisine Geçişin Etkileri
The results of techno-economic analysis and simulation performed at University of Miami (1992)

17

18 Hidrojen Ekonomisine Geçişin Etkileri

19 UYGARLIK DEVRİMLERİ Hidrojen Hidrojen Enerjisi Devrimi 1974
Bilgi Devrimi 1948 Doğal Gaz Otomobil Devrimi 1913 Petrol Elektrik Devrimi 1881 Yakıtta Hidrojen Miktarı Endüstriyel Devrim 1860 Kömür Odun

20 HİDROJEN YAKITI GÜVENLİĞİ
Havadan 14 kat hafif olduğundan hızla yayılarak zararsız hale gelmektedir Hidrojen deposu delinmesi durumunda cm yakına gelmeden yakılamamaktadır Yandığı zaman saf su oluşturmaktadır Yanabilmesi için havadaki konsantrasyonun en az % 4 olması gerekmektedir Radyasyon etkisi bulunmamaktadır

21 HİDROJENİN GÜVENİRLİĞİ
Hidrojenli Araç Benzinli Araç

22

23 Hidrojen Depolama Depolama Kapasiteleri kg H2 /kg kg H2/m3 l/kg
Gaz Tankı * Sıvı Hidrojen Metal Hidrür *200 bar basıçta

24 Hidrojen Depolama Metotları

25

26 Niğde Üniversitesinde yapılan çalışmalar
Yüksek basınçlı elektrolizör geliştirilmesi Niğde Üniversitesi Hidronerji AŞ (Ankara) ODTU

27 Amaçlar Hidrojen teknolojilerinde ülkemizin söz sahibi olması
Güneş veya rüzgar enerji kaynaklı uygulamların ülkemizde yaygınlaşması İleriki yıllarda kullanıcının evinin aracının elektirk hidrojen ihtiyacını PV-Elektrolizör sistemi ile sağlayabilmesi Dünyada elektrolizör üreten 4-5 firma var Hidronerji AS nin 6. firma olarak pazarda ülkemizi temsil etmesi Üniversite Sanayi iş birliğini geliştirmek

28

29 Akım dağıtma plakaları
Elektrolizör Hücresi Son plakalar Akım dağıtma plakaları Metal bilezikler Membran

30

31 Literatürde karşılaşılan bazı çalışmaların elektrolizör verimleri
Marshall ve arkadaşları [6] Rasten ve arkadaşları [4] Deschamps ve arkadaşları [26] Badwal ve arkadaşları [27] Niğde Üniversitesi 4. Dönem Grigoriev ve arkadaşları [28] Millet ve arkadaşları [29]

32 Elektrolizörde zamanla performans değişimi

33 İlk Prototip

34 VERİM Verim iki metotla hesaplanmaktadır. 1. Metot Teorik Voltaj ;
ΔH: Reaksiyon entalpisi n: Reaksiyonda yeralan elektron sayısı F : Faraday sabiti

35 2. Metot

36 NŞA da 1 mol gaz 6,02 x 1023 tanecik içerir
Örneğin ürettiğimiz elektrolizörde 1,83 Voltta 50 Amper çekiyoruz. Anottan katoda geçen yük (1 dakika içinde); Her bir proton q = 1,6 x C yüke sahiptir. Oluşan H2 molekül sayısı NŞA da 1 mol gaz 6,02 x 1023 tanecik içerir 9,375 x 1021 hidrojen molekülü ise 0,349 litre hacim kaplar. 50 Amper ile 349 ml/dak hidrojen gazı üretilmektedir.

37 Hidrojenin yoğunluğu ρ = 0,08988 kg/m3
Bir dakikada üretilen hidrojenin kütlesi m = 3,145 x 10-5 kg Hidrojenin üst ısıl değeri 140,9 MJ/kg Üretilen enerji ; ,9 MJ/kg x 3,145 x 10-5 kg = 4424,26 Joule Tüketilen enerji ; 1,85 V x 50 A x 60s = Joule 1. Metot la verim hesabından Aradaki fark ölçüm cihazının hassasiyetinden kaynaklanmaktadır.

38 Hidrojen Bilgileri 18 gram sudan 2 gram hidrojen elde edilebilir.
ΔH = 286 kJ /mol 18 gram sudan 2 gram hidrojen elde edilebilir. 1 litre sudan 111 gram hidrojen elde edilebilir. 18 gram sudan 22,4 litre hidrojen elde edilebilir. 1 kg hidrojen 33,3 kwatt-saat enerji vermektedir. 1 gram hidrojen 33,3 waat-saat enerji vermektedir. 1 litre sudan elde edilen hidrojenin enerji değeri 3,8 kwatt-saat’dir. 1 metreküp hidrojen 530 kwaat-saat enerji vermektedir. 1 metreküp hidrojen elde etmek için gerekli enerji ????? dir. (hangi yolla)