ATÖLYE ÇALIŞMASI I

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

Hidrojen molekülü iki hidrojen atomunun bir araya gelmesiyle oluşur. Hidrojen molekül (H2) halinde bulunur. Hidrojen molekülü iki hidrojen atomunun bir
araya gelmesiyle oluşur. Doğada hidrojen molekülü serbest halde nadir olarak bulunur. Hidrojen molekülü oksijen (O) atomuyla çok çabuk bağ yaparak H2O (su) molekülünü meydana getirir. Dünyanın ¾’nün su ile kaplı olduğu düşünüldüğünde, yer küredeki hidrojen miktarının bolluğu daha iyi anlaşılmış olacaktır. Hidrojen diğer elementlerle de bağ yaparak çeşitli bileşikler oluştururlar.

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

Hidrojen gazı alevli yanma özelliği ile içten yanmalı motorlarda, gaz türbinlerinde ve ocaklarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. Hidrojen gazının direkt buhara dönüşüm özelliği, buhar türbinleri uygulamasında kolaylık sağlamaktadır. Bu özelliği ile endüstriyel buhar üretimi de kolaylaşmaktadır. Hidrojen gazının katalitik yanma özelliğinden mutfak ocakları, su ısıtıcılar ve sobalara uygulanmasında yararlanılmaktadır. Hidrürleşme özelliği, emniyetli hidrojen depolaması açısından önemlidir. Hidrojen gazı yakıt pillerinde
elektrokimyasal çevrimle doğrudan elektrik üretiminde de kullanılabilmektedir. Doğru cevap E şıkkıdır.

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.

Doğru cevap C seçeneğidir.

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 gibi gelişme sürecinde ve teknolojik geçiş aşamasındaki ülkeler açısından, uzun dönemde güneş pili-hidrojen sistemi uygun görülmektedir. Güneş pili panellerinden elde edilecek elektrik enerjisi ile suyun elektrolizinden hidrojen üreten bu yöntemde, 1 m3 sudan 108,7 kg hidrojen elde edilebileceği ve bunun 422 litre
benzine eşdeğer olduğu ifade edilmektedir. 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. Elektroliz
reaktörü ve oksidasyon reaktörü gibi iki reaktör kullanılarak, H2S’den hidrojen üretimi konusunda yapılmış teknolojik çalışmalar vardır. Doğru cevap E şıkkıdır.

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. Hidrojenden sökülen elektron kolektörde toplanırken bir elektron kaybetmiş hidrojen yani proton zar içinde yoluna devam ederek diğer kolektöre ulaşır. İletken kolektörlerde toplanan elektronlar potansiyel elektrik enerjisi oluştururlar. Kolektörlerde toplanan elektronlar devreye bağlanan lamba veya motor gibi yük
üzerinden geçerek bu devre elemanının çalışmasını sağlarlar. Başka bir deyimle devreyi tamamlayarak diğer kolektöre ulaşan elektronlar elektriksel iş yapmış olurlar. Zarın bir ucundan diğerine geçen protonlar zarın diğer ucundaki oksijen molekülleriyle karşılaşırlar. Bu karşılaşma sonucunda, bir oksijen, iki proton ve iki elektron (lamba üzerinden gelen) H2O molekülünü oluştururlar yani suyu meydana getirirler. Doğru cevap B şıkkıdır.

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. Elektroliz reaktörü ve oksidasyon reaktörü gibi iki reaktör kullanılarak, H2S’den hidrojen üretimi konusunda yapılmış teknolojik çalışmalar vardır. Doğru cevap B şıkkıdır.

Elektrik devre modülleri:
1. Su/gaz tank modülü
2. Su elektroliz modülü
3. Hidrojen yakıt hücresi modülü
4. Tek yuvalı modül
5. Köşe modül
6. Çift yuvalı modül
7. Reosta modül
8. Düz modül
9. Çark modül
Elektrik devre modülleri yardımıyla önce saf sudan H2 gazı elde edilecek ve elde edilen H2 gazı kullanılarak yakıt hücresi yardımıyla elektrik enerjisi üretilecektir. Doğru cevap C şıkkıdır.

Üretilen hidrojen gazının depo edilmesi veya bir noktadan başka bir noktaya taşınması oldukça zordur. Hidrojen atomu diğer atomlara göre oldukça küçüktür. Bu nedenle çoğu malzemenin içinden sızarak (malzemeye diffüz eder) geçer. Hidrojen gazını bir malzeme içinde tutmak oldukça zordur. Doğru cevap E şıkkıdır.

Hidrojen gazı diğer yanıcı gazlara oranla yapısında karbon bulunmadığından yanma sırasında çevresine daha az ışıma yapar ve alevi gözle görünmez. Doğru cevap A’dır.

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

Hidrojen gazı alevli yanma özelliği ile içten yanmalı motorlarda, gaz türbinlerinde ve ocaklarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. Hidrojen gazının direkt buhara dönüşüm özelliği, buhar türbinleri uygulamasında kolaylık sağlamaktadır. Bu özelliği ile endüstriyel buhar üretimi de kolaylaşmaktadır. Hidrojen gazının katalitik yanma özelliğinden mutfak ocakları, su ısıtıcılar ve sobalara uygulanmasında yararlanılmaktadır. Hidrürleşme özelliği, emniyetli hidrojen depolaması açısından önemlidir. Hidrojen gazı yakıt pillerinde elektrokimyasal çevrimle doğrudan elektrik üretiminde de kullanılabilmektedir. Doğru cevap C’dir.

Suyun elektrolizi işleminde dikkat çeken noktalar doğru akım kaynağı kullanmak, suyun iletken olmasını sağlamak ve metal çubuk olarak platin kullanmaktır. Doğru cevap D’dir.

Elektroliz işleminin gerçekleşmesi için elektrik enerjisine ihtiyaç vardır. Elektroliz işleminde elektrotlar arasına dc kaynağı ile dc gerilim uygulanır. Elektroliz işlemi uygulanacak su, dc kaynağı ile pozitif beslenmiş anot ucundan verilir. Anotta elektrik enerjisinin de yardımıyla su hidrojen ve oksijene ayrılır. Doğru cevap E’dir.

Türkiye’de hidrojen yakıtı üretiminde kullanılabilecek olası kaynaklar; hidroelektrik enerji, güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, gel-git enerjisi, jeotermal enerji ve nükleer enerjidir. Doğru cevap D’dir.

III. madde de verilen seçenek,Doğada hidrojen molekülü serbest halde nadir olarak bulunur olmalıdır. V. madde de verilen seçenekte yanlıştır. Dünyanın 3⁄4’nün su ile kaplı olduğu düşünüldüğünde, yer küredeki hidrojen miktarı oldukça boldur.III. ve V. seçenekler hatalıdır. Doğru cevap B’dir.

Ritter, Su içine birkaç damla asit damlatarak suyun iletken haline gelmesi sağlandığında ampermetreden elektrik akımının geçtiğini gözlemiştir.Doğru cevap C’dir.

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. Elektroliz reaktörü ve oksidasyon reaktörü gibi iki reaktör kullanılarak, H2S’den hidrojen üretimi konusunda yapılmış teknolojik çalışmalar vardır. Doğru cevap D’dir.

Suyun PEM elektroliz hücresiyle elektrolizinde saf su kullanılması önemlidir. Saf su kullanılmadığı durumda zar üzerindeki gözenekler tıkanarak suyun elektroliz edilmesini engeller. Doğru cevap A’dır.