Hidrojen Yakıtı Nasıl Üretilir – 8 Üretim Adımı

Hidrojen yakıtının nasıl yapıldığını düşünürsek, hidrojenin neden yakıt olarak kullanıldığını sormak zorunda kalacağız. Hidrojen yakıt hücresinde yakıt olarak kullanıldığında sadece su üreten temiz bir yakıttır.

Çok sayıda kaynak dahil doğal gaz, nükleer güç, biyokütle, ve yenilenebilir enerji kaynakları sevmek güneş ve rüzgar hidrojen üretiminde kullanılabilir.

Avantajları onu enerji üretimi ve ulaşımı içeren uygulamalar için tercih edilen bir yakıt seçeneği haline getirmektedir. Taşınabilir güç, evler, otomobiller ve daha fazlası dahil olmak üzere çok sayıda kullanıma sahiptir.

Hidrojen yakıt hücrelerinin temiz ve etkili bir alternatif olarak kullanılması geleneksel yanmalı motorlar önemli ölçüde büyüdü. Elektrik üreten bu yakıt hücrelerinde hidrojen ve oksijen arasındaki kimyasal etkileşimin tek sonucu sudur.

Hidrojen yakıt hücrelerinin potansiyelini tam olarak kullanabilmek için karmaşık bir üretim prosedürü gereklidir.

Hidrojen Yakıtı Nasıl Yapılır – 4 Ana Üretim Yöntemi

Çeşitli var hidrojen yakıtı üretme yolları. Günümüzde, termal bir süreç olan elektroliz ve doğal gaz reformasyonu en sık kullanılan tekniklerdir. Biyolojik ve güneş enerjisiyle çalışan süreçler iki yaklaşımdır.

• Termal Prosesler
• Elektrolitik Prosesler
• Güneş Enerjili Süreçler
• Biyolojik Süreçler

1. Isıl İşlemler

Hidrojen üretmek için en yaygın termal yöntem, buhar ile hidrojen veren bir hidrokarbon yakıt arasındaki yüksek sıcaklıkta bir reaksiyon olan buhar reformasyonudur.

Hidrojen, dizel, doğal gaz, gazlaştırılmış kömür, gazlaştırılmış biyokütle ve yenilenebilir sıvı yakıtlar gibi çeşitli hidrokarbon yakıtların dönüştürülmesi yoluyla üretilebilir. Günümüzde buharla reforme edilen doğal gaz, tüm hidrojenin yaklaşık %95'ini üretmektedir.

2. Elektrolitik Süreçler

Hidrojen ve oksijen, elektroliz tekniği kullanılarak sudan çıkarılabilir. Elektrolizör, elektrolitik işlemleri gerçekleştiren bir cihazdır. Hidrojen molekülünün enerjisini kullanmak yerine su moleküllerinden hidrojen üretmesi açısından yakıt hücresine benzer.

3. Güneş Enerjili Süreçler

Güneş enerjisiyle çalışan sistemlerde ışık, hidrojen üreten bir ajan görevi görür. Güneş enerjisiyle çalışan birkaç süreç termokimyasal, fotoelektrokimyasal ve fotobiyolojiktir. Hidrojen, bakterilerin ve yeşil alglerin doğal fotosentetik aktivitelerine dayanan fotobiyolojik süreçler yoluyla üretilir.

Spesifik yarı iletkenleri kullanan fotoelektrokimyasal reaksiyonlar, suyu hidrojen ve oksijene böler. Konsantre güneş enerjisi, güneş enerjisi termokimyasal hidrojen sentezinde, su bölme reaksiyonlarını beslemek için sıklıkla metal oksitler gibi ek türlerle birlikte kullanılır.

4. Biyolojik Süreçler

Biyolojik işlemlerde bakteri ve mikroalg gibi mikroorganizmalar kullanılır ve bu organizmalar biyolojik reaksiyonlar yoluyla hidrojen üretebilirler.

Bakteriler, biyokütle veya atık su gibi organik malzemeleri parçalayarak, mikrobiyal biyokütle dönüşümü olarak bilinen bir süreçte hidrojen üretebilir. Buna karşılık fotobiyolojik süreçler, mikroplar için enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanır.

Hidrojen Yakıtı Nasıl Üretilir – 8 Üretim Adımı

Çeşitli üretim yöntemlerini tartıştıktan sonra, ham maddelerin bulunmasından temiz bir enerji kaynağının üretilmesine kadar hidrojen yakıt hücresi üretimindeki spesifik prosedürleri inceleyelim. Elektrolitik süreci oluşturan prosedürleri inceleyeceğiz.

• Hammadde Tedarik
• Katalizör Hazırlama
• Membran Elektrot Düzeneği (MEA) İmalatı
• Bipolar Plaka İmalatı
• Yakıt Hücresi Yığını Düzeneği
• Bitki Bileşenlerinin Dengesi
• Kalite Kontrol ve Test
• Dağıtım ve Entegrasyon

1. Hammadde Tedarik

Hidrojen yakıt hücrelerinin yapımı için gerekli hammaddelerin temini üretim sürecinin ilk adımıdır. Temel bileşenler arasında bipolar plakalar için karbon bazlı malzemeler, elektrolit membran için polimerler ve elektrot reaksiyonları için platin veya diğer katalizörler bulunur.

Genellikle birçok satıcıdan alınan bu malzemeler, yakıt hücresi üretimine uygunluklarını garanti etmek için sıkı kalite güvence prosedürlerinden geçer.

2. Katalizör Hazırlama

Çoğunlukla platinden yapılan katalizör, yakıt hücresinin elektrokimyasal reaksiyonları yürütme yeteneği için gereklidir.

Oldukça aktif ve stabil bir katalizör katmanı üretmek için, katalizör malzemesi, kimyasal biriktirme ve fiziksel buhar biriktirme dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılarak işlenir ve üretilir.

Elektrot yüzeyleri daha sonra sprey kaplama veya serigrafi gibi teknikler kullanılarak bu katmanla kaplanır.

3. Membran Elektrot Düzeneği (MEA) İmalatı

Katalizör kaplı elektrotlar ve polimer elektrolit membran, yakıt hücresinin önemli bir parçası olan membran elektrot düzeneğini oluşturur. Polimer elektrolit membran, yakıt hücresi yığın mimarisine uyacak şekilde titizlikle üretilmiş ve şekillendirilmiştir.

Genellikle bir perflorosülfonik asit polimerinden oluşur. MEA daha sonra katalizörle kaplanmış elektrotların membranın her iki tarafına entegre edilmesiyle oluşturulur.

4. Bipolar Plaka İmalatı

Bir yakıt hücresi yığınında bipolar plakalar, reaktif gazların dağıtılmasından ve yakıt hücreleri arasında elektriğin aktarılmasından sorumludur. Bu plakaların yapımında genellikle korozyona dayanıklı ve hafif olan karbon bazlı malzemeler kullanılır.

İstenilen şekli ve yapıyı elde etmek için üretim süreci sırasında kalıplama, işleme veya presleme işlemleri kullanılır. Oksijen ve hidrojen gazlarının etkili geçişini kolaylaştırmak için bipolar plakalara kanallar ve akış alanları da dahil edilmiştir.

5. Yakıt Hücresi Yığını Düzeneği

Hidrojen yakıt hücresi sisteminin temel bileşeni, paralel ve seri düzenlemelerle birleştirilmiş birçok yakıt hücresinden oluşan yakıt hücresi yığınıdır. Düzenek mükemmel bir şekilde istiflenmiş bipolar plakalardan, gaz difüzyon katmanlarından ve MEA'lardan oluşur.

Yapıştırıcı, conta gibi sızdırmazlık malzemeleri kullanılarak gaz sızıntıları önlenir ve iyi bir sızdırmazlık sağlanır. Yığın düzeneği, ideal soğutucu ve gaz akışını korurken en fazla gücü üretecek şekilde yapılmıştır.

6. Bitki Bileşenlerinin Dengesi

Tam bir yakıt hücresi sistemi, yakıt hücresi yığınına ek olarak birkaç denge tesisi (BOP) bileşenine ihtiyaç duyar. Bunlar nemlendiricilerden, soğutma sistemlerinden, hidrojen ve oksijen besleme sistemlerinden ve elektrik çıkışını yönetmeye ve düzenlemeye yönelik güç elektroniklerinden oluşur.

Uygun yakıt ve soğutma sıvısı akışını, termal yönetimi ve elektrik bağlantısını sağlamak için BOP bileşenleri genel sistem tasarımına entegre edilmiştir.

7. Kalite Kontrol ve Test

Her yakıt hücresinin güvenilirliğini ve verimliliğini garanti etmek için üretim süreci sırasında sıkı kalite kontrol prosedürleri kullanılır. Çeşitli aşamalarda görsel inceleme, elektriksel testler ve performans incelemeleri gibi kalite kontrolleri gerçekleştirilir.

Elektrik çıkışını, dayanıklılığını, verimliliğini ve güvenliğini doğrulamak için nihai yakıt hücresi düzenekleri üzerinde eksiksiz testler yapılır. Gerekli kalite standartlarını karşılamak için hatalı hücreler veya bileşenler bulunur ve değiştirilir.

8. Dağıtım ve Entegrasyon

Yakıt hücreleri, başarılı üretim ve testlerinin ardından çeşitli uygulamalara dağıtım ve entegrasyon için hazırlanıyor. Taşınabilir elektronikler, sabit enerji üretim ekipmanları ve otomobillerin tümü bu kategoriye girebilir.

Kullanışlı ve etkili bir hidrojenle çalışan cihaz oluşturmak için entegrasyon prosedürü, yakıt hücresi sisteminin hidrojen depolama tankları, hava emme sistemleri ve güç yönetim birimleri gibi gerekli yardımcı sistemlere bağlanmasını gerektirir.

Sonuç

Hidrojen yakıt hücresi üretimi, hammadde temini ile başlayan ve yakıt hücresi sistemlerinin entegrasyonu ile biten çok adımlı bir süreçtir.

Bu karmaşık süreç, enerji üretimini, ulaşımı ve diğer endüstrileri tamamen dönüştürme potansiyeline sahip temiz, güvenilir ve verimli enerji kaynaklarının üretimini garanti eder.

Hidrojen yakıt hücrelerinin üretim süreci, sürdürülebilir enerji çözümlerinin geliştirilmesini teşvik eden sürekli araştırma ve geliştirme nedeniyle daima gelişmektedir.

Öneriler

• Hidroelektrik Hakkında Hiç Bilmediğiniz 20 Gerçek
  .
• Hidrojenle Çalışan Araçlar: Artıları ve Eksileri Bilin
  .
• Hidroelektrik Enerji Nasıl Çalışır?
  .
• Çevrenin Hidrolojik Döngüsü
  .
• Metan Küresel Isınmayı Nasıl Etkiler?