Su ve elektrik, hidrojen yakıt hücrelerine güç sağlayan bir yakıt hücresi içindeki hidrojen gazı ve oksijen arasındaki kimyasal etkileşimin yan ürünleri olarak üretilir.
1990'larda ve 2000'lerin başlarında birçok kişi hidrojen enerjisinin temiz enerji devrimini tetikleyeceğine inanıyordu , ancak hidrojen enerjisinin yeni dünyası hiçbir zaman gerçekleşmedi. Altyapı, yeni enerji kaynaklarının büyük çoğunluğu için önemli bir engel teşkil etmektedir.
Yüksek üretim maliyeti, yetersiz üretim ve verimlilik ile zorlu depolama ve taşıma ihtiyaçları, hidrojen yakıt hücrelerinin binek otomobillerde yaygın olarak kullanılmasını engellemiştir.
Desteklemek için gerekli altyapıyı karşılayabilenler için hidrojen yakıt hücresi endüstriyel uygulamalar açısından daha anlamlıdır. Bu makalede, malzeme taşıma ekipmanına güç sağlamak için hidrojen yakıt hücrelerinin kullanılmasının yararları ve sakıncaları tartışılacaktır.
Hidrojen Yakıtının Avantajları ve Dezavantajları
| S / Hayır. | Hidrojen Yakıtının Avantajları | Hidrojen Yakıtının Dezavantajları |
| 1. | Kullanım Çok Yönlülüğü Hidrojen yakıt hücreleri, teknoloji geliştikçe çeşitli sabit ve mobil uygulamalara enerji sağlayabilecek. Hidrojenle çalışan araçlar yalnızca bir örnektir; Ev eşyaları ve daha büyük ölçekli ısıtma sistemleri gibi daha küçük ürünler de hidrojeni kullanabilir. Gücü kütleye göre doğrusal olarak ölçeklendiren akü bazlı gücün aksine, içten yanmalı motorlarda enerji depolama kapasitesi (yani yakıt deposu) ve motor boyutu ayrıştırılarak önemli bir tasarım özgürlüğü sunulur. | Hidrojen Ekstraksiyonu Evrende en bol bulunan element olan hidrojen, karbon bazlı gazlardan çıkarılması gereken inert bir gazdır. fosil yakıtlar veya elektroliz yoluyla sudan geri kazanılır. Bu iki işlemin tamamlanması önemli miktarda enerji gerektirir. Pahalı olmasının yanı sıra bu enerji, hidrojenin kendisinden elde edilen enerjiden daha fazla olabilir. Dahası, bu ekstraksiyon genellikle fosil yakıtların kullanımını gerektirir ve bu da CCS'nin yokluğunda hidrojenin çevresel özelliklerini tehlikeye atar. |
| 2. | Uzun Kullanım Süreleri Hidrojen yakıt hücreleri tarafından daha yüksek kullanım süresi verimliliği sağlanır. Hidrojenli bir araç, fosil yakıtlı bir araçla aynı mesafe olan 300 mil yol kat edebilir. Bu, "menzil genişletici" olarak yakıt hücreli güç üniteleriyle giderek daha fazla geliştirilen elektrikli araçların (EV'ler) halihazırda sağladığından daha iyidir. Ayrıca dışarıdaki sıcaklığın hidrojen yakıt hücreleri üzerinde çok az etkisi vardır ve soğuk iklimlerde bozulmazlar. Hızlı şarj dönemleriyle birleştirildiğinde fayda daha da artar. | Yatırım Gereklidir Hidrojen yakıt hücrelerinin gerçekten pratik bir enerji kaynağı olacak noktaya kadar geliştirilmesi için yatırım yapılması gerekmektedir. Teknolojinin ilerlemesi ve olgunlaşması için, gerekli zaman ve kaynakların kalkınmaya ayrılması konusunda siyasi iradenin de gösterilmesi gerekiyor. Basitçe ifade etmek gerekirse, dünyanın her yerde bulunan ve sürdürülebilir hidrojen enerjisinin geliştirilmesindeki zorluğu, “arz ve talep” zincirinin parça parça en ekonomik şekilde nasıl yaratılacağını bulmaktır. |
| 3. | Fosil yakıtlara kıyasla daha fazla dayanıklılık ve enerji verimliliği Hidrojen yakıt hücresi teknolojisi oldukça yoğun ve verimli bir enerji kaynağı sağlar. Tüm yaygın yakıtlar arasında hidrojen en yüksek enerji içeriğine sahiptir. Yüksek basınçlı gaz ve sıvı hidrojen, doğal gazla karşılaştırılabilecek hacimsel bir enerji yoğunluğuna ve LNG ve dizelin gravimetrik enerji yoğunluğunun yaklaşık üç katı (yaklaşık 120 MJ/kg) sahiptir. | Hammadde Maliyeti İridyum ve platin gibi değerli metallere, bazı su elektrolizörleri ve yakıt hücrelerinde katalizör olarak sıklıkla ihtiyaç duyulduğundan, yakıt hücrelerinin başlangıç maliyeti yüksek olabilir. Bazı insanlar, fahiş maliyeti nedeniyle hidrojen yakıt hücresi teknolojisine yatırım yapmaktan kaçındı. Hidrojen yakıt hücrelerini herkes için pratik bir yakıt kaynağı haline getirmek için bu masrafların azaltılması gerekmektedir. |
| 4. | Diğer Enerji Kaynaklarıyla Karşılaştırıldığında Son Derece Verimli Pek çok diğer enerji kaynağıyla karşılaştırıldığında yeşil enerji seçenekleriHidrojen yakıt hücreleri daha verimlidir. Bu yakıt verimliliği sayesinde kullanılan her pound yakıt için daha fazla enerji üretilebilecek. Örneğin, geleneksel yanmaya dayalı enerji santrallerini kullanarak elektrik üretmenin verimliliği %33-35 arasında değişirken, hidrojen yakıt hücreleri %65'e kadar çıkabiliyor. Benzer şekilde otomobillerdeki hidrojen yakıt hücreleri, yakıtın içerdiği enerjinin %50-40'ını kullanırken yakıt kullanımını da %60 oranında azaltır. | Mevzuat Sorunları Ticari dağıtım modellerini belirleyen yapıya ilişkin hukuki konular da engellerle çevreleniyor. Maliyet ve gelir temellerinin anlaşılmasını kolaylaştıran iyi tanımlanmış düzenleyici çerçevelerin yokluğunda, ticari girişimler bir finansal yatırım kararına (FID) ulaşmada zorluklarla karşılaşabilirler. |
| 5. | Ağır taşıma ve trenler için uygun Hidrojen tahriki hala nispeten yeni olduğundan, ağır yük taşımacılığı ve demiryolları, onu hemen kullanmanın pratik olabileceği iki endüstridir. Bu araçlarda içten yanmalı motor yerine elektrikli bataryalar kullanılsaydı, bataryaların çok büyük, ağır olması ve şarj edilmesinin çok uzun sürmesi gerekirdi. Tersine, hidrojen daha kompakt bir tahrik sistemi, hızlı yakıt ikmali ve uzun bir sürüş menzili gibi avantajlar sunar. Ağır vasıta filolarının en çok kullandığı karayolları üzerindeki rıhtımlarda, kılcal dağıtım ağı kurulmasına gerek kalmadan veya tüm önemli tren istasyonlarında şarj edilebiliyor. | Genel Maliyet Şu anda hidrojen yakıt hücreleri birim güç başına diğer enerji kaynaklarına göre daha pahalıdır. Güneş Panelleri. Hidrojen bir kez yaratıldığında daha verimli olsa da, maliyeti artık yaygın kullanımının önünde bir engel oluşturuyor. Teknoloji ilerledikçe bu durum değişebilir. Bu harcamanın, hidrojenle çalışan otomobillerin maliyeti gibi gelecekteki harcamalar üzerindeki etkisi nedeniyle, yaygın olarak benimsenmesi şu anda olası değildir. Hidrojen yakıt hücrelerinin kullanılması, hidrojen yakıtı üretim sürecinin karmaşıklığı nedeniyle diğer enerji kaynaklarının kullanılmasından daha pahalıdır. Filo yöneticileri, malzeme taşıma ekipmanına hangi enerji kaynağının dahil edileceğine karar verirken, kurşun asit üzerindeki önemli iş gücü tasarrufunun altyapı ve hidrojen yakıtı maliyetlerini dengelemesini sağlamalıdır. |
| 6. | Uzay Gemilerine Güç Vermek İçin Kullanılır Hidrojen enerjisinin gücü ve verimliliği, onu uzay araçları için mükemmel bir yakıt haline getiriyor. Muazzam gücü nedeniyle uzay gemileri keşif görevlerinde hızla fırlatılabilir. Aynı zamanda çok fazla enerji gerektiren bir görev için kullanılabilecek en güvenli enerji kaynağıdır. Gerçekte hidrojen enerjisi, benzin gibi fosil yakıtlardan elde edilen yakıttan üç kat daha güçlüdür. İdeal olarak bu, büyük bir görevi tamamlamak için daha az hidrojen kullanmak anlamına gelir. Ayrıca sabit veya taşınabilir araçlar, tekneler, otomobiller ve yakıt hücresi uygulamaları için hareket gücü sağlar. Hidrojeni kriyojenik veya yüksek basınçlı tanklarda depolamanın aslında imkansız olması, hidrojenin otomobillerde kullanılmasının bir dezavantajıdır. | Hidrojen deposu Hidrojen, fosil yakıtlara göre daha karmaşık depolama ve taşıma gerektirir. Bu durum hidrojen yakıt hücrelerinin enerji kaynağı olarak kullanılmasının ek harcamalar getirebileceğini düşündürmektedir. Hidrojen, kriyojenik sıcaklıklarda sıvı halde veya yüksek basınçlı tanklarda gaz halinde tutulabilmesine rağmen, yalnızca forklift yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere gaz halinde tutulabilir. Her iki yöntemin kullanılmasıyla hidrojen depolama işlemi boyunca enerji kaybedilir. Hidrojenin toplam enerjisinin yaklaşık %13'ü onu sıkıştırmak için kullanılmalıdır; ve enerjisinin yaklaşık %40'ını kaybedecek şekilde sıvılaştırın. Hidrojen gazı hapsinden kurtulmayı başarırsa metaller paslanabilir. Bu da sonuç olarak bu kusurlu metallerin kırılganlaşmasına ve kırılma olasılığının artmasına neden olabilir. Halihazırda hidrojen enerjisi kullanan işletmelerin iki seçeneği var: Daha fazla miktarda yakıta ihtiyaç duyuyorlarsa, bir tesis kurmaları gerekiyor ya da tüp römorklarla hidrojen gazının kendilerine sağlanmasını sağlayabilirler. |
| 7. | Hızlı Şarj Süreleri Pille çalışan elektrikli araçlarla karşılaştırıldığında hidrojen yakıt hücreli güç ünitelerinin şarj süresi gözle görülür derecede daha hızlıdır. Geleneksel içten yanmalı motorlu (ICE) otomobillerle karşılaştırılabilir. Hidrojen yakıt hücreleri beş dakikadan daha kısa sürede yeniden şarj edilebiliyor ancak elektrikli araçların tamamen şarj olması için uzun saatler gerekiyor. Hidrojenle çalışan arabalar, hızlı şarj süreleri nedeniyle normal otomobillerle aynı düzeyde özgürlük sunuyor. | Altyapı Fosil yakıtlar uzun yıllardan beri kullanıldığından, bu elektriğin sağlanması için gerekli altyapı zaten mevcuttur. Teslimat kamyonları ve ağır vasıtalar gibi uzun mesafeli uygulamalar için baştan sona yakıt ikmalinin kullanılması beklense de, hidrojen yakıt hücresi teknolojisinin otomotiv uygulamaları için yaygın şekilde benimsenmesi, onu destekleyecek yeni yakıt ikmali altyapısı gerektirecektir. |
| 8. | Gürültü Kirliliği Yok Rüzgar enerjisi gibi diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının aksine hidrojen yakıt hücreleri gürültü kirliliğine neden olmaz. Bu, hidrojenle çalışan araçların, tıpkı elektrikli otomobiller gibi, geleneksel içten yanmalı motorlara sahip araçlardan çok daha sessiz olduğu anlamına geliyor. | Son derece yanıcı Hidrojenin çok yanıcı bir yakıt olduğu göz önüne alındığında güvenlik endişeleri makuldür. Hidrojen içeren gazlar havada %4 ila %75 arasındaki konsantrasyonlarda yanar. |
| 9. | Hidrojen, sıfır karbonlu enerji planlarına yardımcı olabilecek esnek ve temiz bir enerji kaynağıdır Hidrojen yakıt hücresinin çalışması sırasında üretilen her şey ısı ve su olduğundan, kendisi doğası gereği temiz bir enerji kaynağıdır. Hidrojen üretmek, hidroelektrik veya biyoyakıttan farklı olarak çok fazla arazi gerektirmez. NASA, hidrojenin kaynak olarak kullanımını araştırıyor ve hatta yan ürün olarak oluşan suyu astronotlara içme suyu sağlamak için kullanıyor. Bu, hidrojen yakıt hücrelerinin toksik olmayan ve elde edilmesi daha kolay yakıt kaynakları olması nedeniyle kömür, doğal gaz ve nükleer enerjiye mükemmel bir alternatif olduğunu göstermektedir. Hidrojen üretimi, depolanması ve kullanımı, istikrarsız tedarik modlarını zorlu son kullanıcı ihtiyaçları ile dengeleyerek, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha da geliştirilmesini teşvik etmede ve şebeke altyapısı iyileştirmelerinde büyük ön yatırım ihtiyacını önlemede hayati bir rol oynayacaktır. | Hidrojen Enerjisi Nüfusu Sürdüremez Hidrojen bol olmasına rağmen, ekstraksiyonunun maliyeti nedeniyle yaygın kullanımı sınırlıdır. Mevcut durumu değiştirmenin zor olduğunu anlıyorsunuz. Gezegen hâlâ fosil yakıt enerjisiyle yönetiliyor. Ayrıca, gelecekte tipik otomobil sahipleri için uygun fiyatlı ve sürdürülebilir hidrojen enerjisini garanti edecek bir çerçeve de mevcut değil. Hidrojen şu anda yaygın olarak bulunabilse bile, arabaların ve benzin istasyonlarının hidrojen düzenlemelerine uyacak şekilde değiştirilmesi gerekeceğinden, diğer enerji kaynaklarının yerini alması yıllar alacaktır. Bu önemli miktarda paraya mal olacaktır. Hidrojen enerjisi yaygın olarak mevcut olduğundan ve etkileri çoğunlukla göz ardı edildiğinden, hidrojen gerçekten de yenilenebilir bir kaynaktır. Ancak hidrojeni oksijenden ayırmak için onu üreten işletmelerin kömür, doğal gaz ve petrol gibi fosil yakıtlar gibi yenilenemeyen ek enerji kaynaklarına ihtiyacı olacak. Hidrojen enerjisini benimsemek, fosil yakıtlara olan aşırı bağımlılığımızı azaltmamıza yardımcı olabilir, ancak onu sistemden çıkarmak zor olacaktır. |
| 10 | Görsel Kirlilik Yok Rüzgâr enerjisi de dahil olmak üzere bazı düşük karbonlu enerji kaynakları ve biyoyakıt Enerji santralleri çirkin olabiliyor, hidrojen yakıt hücreleri daha az alan kaplıyor, dolayısıyla görüntü kirliliği de daha az oluyor. | |
| 11 | Yenilenebilir ve Kolay Kullanılabilir Evrende en çok bulunan element olan hidrojen özellikle Bol ve yenilenebilirBu da onu, birleşik ısı ve güç kaynağına yönelik gelecekteki sıfır karbon taleplerimiz için ideal kılıyor. sudan çıkarılmasındaki zorluklara rağmen. | |
| 12 | Uzak Alanlarda Kullanım İçin İdealdir Yerel olarak üretilen ve depolanan hidrojenin, yerel koşullar izin verdiği sürece uzak yerlerdeki dizel bazlı elektrik ve ısıtmanın yerine geçebileceği kanıtlanabilir. Bu sadece yakıt taşıma ihtiyacını azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda kirletici madde içermeyen ve kolay erişilebilir bir doğal kaynaktan elde edilen yakıt sağlayarak uzak bölgelerde yaşayan insanların yaşam kalitesini de artıracaktır. | |
| 13 | Neredeyse Sıfır Emisyon Çünkü hidrojen yakıt hücreleri serbest kalmıyor sera gazları Fosil yakıt kaynaklarının yaptığı gibi atmosfere karışarak kirlilik azalır ve hava kalitesi artar. | |
| 14 | Güç Kaynağının Demokratikleştirilmesi Enerji ve güç kaynaklarının küresel demokratikleşmesine katkıda bulunacak olan hidrojen yakıt hücrelerinin kullanımıyla bir ülkenin fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltılabilir. Artık fosil yakıtların mevcudiyetine bağımlı olan birçok ülke, bu gelişmiş bağımsızlıktan kazançlı çıkacak. Doğal olarak arzın azalması fosil yakıt fiyatlarının artması sorununu da önleyecektir. | |
| 15 | Karbon Ayak İzini Azaltır Hidrojen yakıt hücrelerinin neredeyse sıfır emisyonu vardır, bu da kullanımda olduklarında hiçbir emisyona sahip olmadıkları anlamına gelir. karbon Ayakizi. |
Sonuç
Özetlemek gerekirse, hidrojen enerjisi çeşitli faydalar ve dezavantajlar sunmaktadır. Hidrojen temiz, yenilenebilir bir enerji kaynağı olabilir ancak yaygın olarak kullanılmadan önce üretim ve depolama maliyetlerinin azaltılması gerekmektedir.
Mevcut haliyle hidrojen enerjisi, yüksek maliyetler ve altyapı eksikliği nedeniyle pratik değildir.
Bununla birlikte, alan giderek daha fazla ilgi görüyor ve zorlukların üstesinden gelmek için finansman tahsis ediliyor. Örneğin, Avrupa Birliği bunlara benzer girişimleri 5.2 milyar ABD Doları ile finanse ediyor ve ABD, hidrojen gelişimi için az önce 52.5 milyon ABD Doları taahhüt etti.
Dünyanın her yerindeki hükümetler, isterlerse gelecekte hidrojeni sürdürülebilir ve uygun fiyatlı bir enerji kaynağı olarak kullanabilirler.