97 / 132
97
EKONOMİK
FORUM
Hidrojen gazı yakıt pili gibi sistemlerde
direkt kullanılabileceği gibi karbon dioksit
ile birleştirilerek metanol veya organik hid-
ritlerin elde edilmesi de mümkün.
Böylece güneş enerjisinden farklı alan-
larda kullanılabilecek enerji kaynakları elde
edildiği gibi karbon ayakizinin de azaltılma-
sı olası hale gelir. TOBB ETÜ Enerji Araştır-
maları Laboratuvarı’nda yapılan çalışmalar
ile fotoaktif elektrotlar üretiliyor.
Öncelikle nano yapılı çinko oksit filmler
kimyasal banyo depolama yöntemi ile cam
üzerine kaplandıktan sonra bu elektrotların
performanslarını arttırmak için üzerlerine
CIS ve/veya indiyum sülfür nano filmler
sprey yöntemi ile kaplanıyor. Bu sayede
yüksek verimli piller üretilebiliyor.
Laboratuvarda çalışılan bir başka konu
ise yakıt pilleri. Yakıt pilleri yanma olmaksı-
zın kullanılan yakıtın ve oksitleyicinin sahip
olduğu kimyasal enerjiyi elektrokimyasal
bir reaksiyon sonucu doğrudan elektrik
enerjisine dönüştürürler.
Sisteme yakıt girişi sağlandığı sürece,
elektrik üretmeye devam ederler. Yakıt pilleri
arasında, düşük sıcaklıklarda (oda sıcaklığın-
dan 120 ºC ye kadar) çalışan, hafif, küçük,
tasarımı kolay ve ucuz olan proton geçirgen
yakıt pilleri doğrudan ve portatif güç kayna-
ğı olarak evlerde ve otomobil endüstrisi için
büyük gelecek vaat ediyor. Proton geçirgen
yakıt pilleri kullandığı yakıta göre ve dolayısı
ile üreteceği güce göre doğrudan metil al-
kol yakıt pili ve hidrojen yakıt pili olarak ikiye
ayrılabilir. Bunlardan daha az güç üreten ve
tasarımı nispeten daha kolay olan doğrudan
metil alkol ve daha fazla güç üreten ise hid-
rojen yakıt pillerdir.
Avantajları yüksek
Yakıt pillerinin en çok bilinen avantajları
yüksek verim, düşük çalışma sıcaklığı, uzun
ömür, sessiz çalışma, kolay dizayn ve boyut
esnekliği, geniş uygulama alanı ve sıfır emis-
yon (hidrojen yakıt pilleri) olarak sıralanabilir.
Tipik bir hidrojen yakıt pilinin çalışması me-
kanizması üç ana basamakta özetlenebi-
lir. Bu basamaklar; hidrojen gazının anotta
platin metali yardımı ile oksitlenip proton
ve elektron üretmesi, üretilen protonla-
rın zar içerisinden katota iletilmesi, elekt-
ronların ise faydalı bir işte kullanılabilmesi
için dış devreden geçirilmesi, havadan ya
da doğrudan temin edilen oksijen gazının
katotta proton ve elektron ile buluşup su
üretmesidir. Daha büyük güç elde edebil-
mek için (aynı zamanda üretilen voltajı art-
tırabilmek için) tekli hücreler yan yana seri
olarak bağlanır ve bir yığın yakıt pili ünitesi
oluşturulmuş olur. Yakıt pili bileşenlerinin
(1. Proton geçirgen zar (genellikle Nafion™);
2. Elektrotlar; 3. Yakıt ve oksidan difüzyon
tabakaları (kumaş ya da kağıt); 4. İki yüz-
lü plaka (metal, ya da kompozit); 5.Akım
Toplama plakaları (metal) 6.Sonlandırıcı
Plakalar (metal yada kompozit)) en önemli
parçası proton geçirgen zardır. Nafion™ ,
Flemion™, Aciplex™ ve Dow™ en çok bilinen
proton geçirgen zarlardır. Bu zarlar arasında
endüstriyel olarak en çok başarıya ulaşan,
Dupont firmasının Nafion™ zarıdır. Dolayı-
sıyla literatürde Nafion™ büyük yer tutar.
Fakat Nafion ™ ve benzeri malzemelerin
ciddi dezavantajları vardır. Bunlar arasında
en önemlileri düşük nem ve yüksek ısılarda
kötü proton iletkenliği, yüksek metil alkol
geçirgenliği, yüksek su geçirgenliği, özellikle
su tuttuktan sonra camsı geçiş sıcaklığında
büyük değişikler gözlenmesidir. Ayrıca Na-
fion™ zarları oldukça pahalıdır.
Laboratuvarda Nafion™ ve diğer ticari
zarlara alternatif oluşturacak proton iletken
zarlar üretiliyor. Bu zarlar rakiplerine göre hem
daha yüksek performanslı olup hemde daha
maliyet etkin. Laboratuvarda ayrıca yakıt pil-
leri için akış kanalları dizayn edilerek yakıt pili
prototipleri üretiliyor. Bu piller otomobillerde,
bisikletlerde, golf arabalarında, kesintisiz güç
kaynaklarında, uçaklarda, su altı araçlarında,
portatif aletlerde ve benzeri alanlarda kulla-
nılmaya uygun.
TOBB ETÜ Enerji Araştırmaları Laboratuvarı'nda üretilen bükülebilir ince film güneş pillerinin örnekleri.