HİDROJEN ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİ

Dünyada ve ülkemizde enerji kaynağı olarak fosil kaynakların toplam enerji kaynağının yaklaşık %80’i oranında olduğu bilinmektedir. 

Elektrik laboratuvarında çalışmaya başlamadan önce, laboratuvardaki görevliler öğrencilere bir tehlike anında laboratuvardaki elektriği kesecek ana elektrik panosunun yerini ve elektrik enerjisinin nasıl kesileceğini öğretmelidirler. 

Hidrojen molekül (H2) halinde bulunur. Hidrojen molekülü iki hidrojen atomunun bir araya gelmesiyle oluşur.

Hidrojen gazının özellikleri;
• Zehirsizdir ve yanıcıdır.
• Çevreyi kirletmez.
• Kokusuzdur.
• Tatsızdır.
• Kolay uçucudur.
• Kendi başına patlayıcı değildir.
• Radyoaktif değildir.

Hidrojen gazının tutuşma sıcaklığı 560 °C olduğundan kolayca tutuşmaz. Hidrojen gazı diğer yanıcı gazlara oranla yapısında karbon bulunmadığından yanma sırasında çevresine daha az ışıma yapar ve alevi gözle görünmez. Hidrojen

Hidrojenin doğada bol bulunması, temiz olması ve kullanılabilecek enerjiye sahip olması onu temiz enerji kaynağı olarak kullanmayı cazip duruma getirmektedir. 

Hidrojen gazı alevli yanma özelliği ile içten yanmalı motorlarda, gaz türbinlerinde ve ocaklarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. 

Bu yöntemle proton değişim zarı (Proton Exchange Membrane, PEM) su elektroliz cihazı kullanılarak hidrojen elde edilmektedir.

Hidrojenden elektronu ayırma işlemi zar ve gözenekli elektrotların arasında bulunan katalizörlerde meydana gelir. Zar ve elektrot ara yüzeylerinde bulunan platin katalizörler aracılığı ile hidrojenden bir elektron sökülür. Böylelikle her bir hidrojen atomundan bir proton ve bir elektron açığa çıkar.

Hidrojen gazından elde edilen elektrik enerjisinden teknolojinin çeşitli alanlarında yararlanılmaktadır. Teknolojide yakıt hücrelerinin kullanıldığı yerler:
• Otomobiller,
• Scooter ve bisikletler,
• Golf arabaları,
• Küçük ölçekli güç sistemleri,
• Yedek güç sistemleri,
• Taşınabilir güç sistemleri,
• Uçaklar,
• Lokomotifler,
• Gemiler,
• Sualtı araçları.

Dünyada hidrojen üretimi yıllık 50 milyon ton veya 500 milyar m3 olduğu ifade edilmektedir.

Türkiye’de hidrojen yakıtı üretiminde kullanılabilecek olası kaynaklar; hidroelektrik enerji, güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, gel-git enerjisi, jeotermal enerji ve adım atılması gereken nükleer enerjidir. 

Türkiye’nin hidrojen üretimi açısından bir şansı, uzun bir kıyı şeridi olan Karadeniz’in tabanında kimyasal biçimde depolanmış hidrojen bulunmasıdır. Karadeniz’in suyunun % 90’ı anaerobik (oksijensiz) ve hidrojen sülfid (H2S) içerdiği bilinmektedir. 

Deney de kullanılacak araç ve gereçler:
1. Güç kaynağı…………………......….…1 adet
2. Modüller……………………….........….16 adet
3. Saf su kabı…………………….....…....1 adet
4. Ampermetre…………………….........1 adet
5. Voltmetre…………………….........…..1 adet
6. Koruyucu gözlük………………........2 adet
7. Kronometre……………………........…1 adet
8. Su/gaz hortumları……………..…...10 adet
9. Hortum sıkıştırma kelepçeleri……2 adet
10. Kablolar………………………............6 adet

Güç kaynağının bölümleri:
1. Voltaj ayar düğmesi
2. Akım ayar düğmesi
3. AC çıkış voltajı
4. DC çıkış voltajı

Elektrik devresini oluşturan modüller, üzerinde iletim yolları belirtilmiş ve içlerinde iletken teller bulunan plastik kutulardır. Bunlar birbirleriyle kolayca bağlanarak çeşitli elektrik devreleri oluşturabilmektedirler.

Devredeki elemanlar üzerinden geçen akımın veya herhangi bir devre elemanı üzerindeki gerilimi ölçme işlemlerinde ampermetre ve voltmetre cihazları kullanılır.

Deneyde hidrojen ve oksijen gazları saf suyun elektroliz edilmesiyle elde edilecektir. 

Deneyde önce saf suyun elektroliz işleminden yeterli miktarda hidrojen gazı ve oksijen gazı elde edilecektir. Bu işlem için  kurduğunuz devredeki voltmetreyi 20 volt göstergesine ve ampermetreyi 2 A göstergesine kademe anahtarından ayarlayınız. 

Hortum sıkıştırma kelepçeleri tanklardan modüllere su aktarımı veya gaz aktarımı sırasında kaçakları önlemek için hortumların sıkıştırılmasında kullanılacaktır.