Teknoloji gün geçtikçe ilerlemesi otomotiv sanayisinde de değişimlere yol açmaktadır. Artan emisyon salınımları ve azalan fosil yakıtlar, sektör insanlarını farklı yakıt arayışına itmiştir. Her ne kadar elektrikli araçlarda sıfır emisyon salınımı gerçekleştirse de sonuç olarak elektrik de fosil yakıtlardan üretilmektedir. Bu arayış sonucunda da bilim insanları kimyasal reaksiyon sonucu sadece su buharı çıkaran ve önemli enerji kaynakları arasında olan hidrojen yakıtı üzerinde yoğunlaşmaktadır.
Hidrojen, en hafif kimyasal elementtir. Sıvı hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri 141,9 MJ/kg olup, petrolden 3,2 kat daha fazladır. Sıvı hidrojenin birim hacminin ısıl değeri ise 10,2 MJ/m3 tür ve petrolün %28’i kadardır. Gaz hidrojenin birim kütlesinin ısıl değeri sıvı hidrojenle aynı olup doğal gazın 2,8 katı kadarken, birim hacminin ısıl değeri 0.013 MJ/m3 ile doğal gazın %32.5’i olmaktadır. Bir yakıtın motor yakıtı olma özelliği yalnızca ısıl değerine bağlı değildir. Hidrojen diğer tüm otomotiv yakıtlarından üstün özellikler taşımaktadır ve ideal bir yakıttır. Akaryakıt motorlarında görülen buhar tıkacı, soğuk yüzeylerde yoğuşma, yeterince buharlaşamama, zayıf karışım gibi sorunlar hidrojen motorlarında yoktur. Hidrojen motorları 20.13 K (-253 °C)’de ilk harekete sokulurken dahi sorun çıkarmaz. Hidrojen yüksek alev hızına, geniş alev cephesine ve yüksek detonasyon sıcaklığına sahip olup kontrolsüz yanmaya (vuruntuya) karşı dayanıklıdır. Hidrojenin geniş bir tutuşma açıklığı olduğundan bu tür motorlar değişik hava fazlalık katsayılarında çalıştırılabilmektedir. Hidrojenle çalışan içten yanmalı motorun yanma sırasında oluşan azot oksit (NOx) emisyonu, mevcut bir motordan 200 kat daha azdır. Kaldı ki, benzin-hava karışımına %5 hidrojen eklenince NOx emisyonu %30-40 azalma göstermektedir. Bu da çevre açısından önemli bir kazançtır.
Hidrojenli araçlarda motorlar tamamen elektriklidir. Herhangi bir içten yanmalı motor (benzinli, dizel vb.) bulunmaz. Bütün güç elektrik motorlarıyla üretilir. Bundan dolayı yakıt kullanılmaz. Bu araçlarda hidrojen bir pil gibi kullanılır. Yakıt hücresi (Fuel Cell)sayesinde hidrojen elektriğe çevrilir. Çevrilen elektrik motorları çalıştırmak için kullanılmaktadır.
Yakıt hücresinin bir tarafında platinden oluşan bir bölüm bulunur. Hidrojen bu platine gönderilir ve burada hidrojen molekülünün elektronu ayrılır. H2 formunda bir molekülken 2 tane hidrojen atomuna ayrılır. Bu süreçte elektronlar boşa çıkar ve elektrik üretmek için kullanılır. Elektronlar elektrik motoruna gönderilip oradan da enerjiye çevrilir. Yakıt hücresinin ortasında ise filtreye benzeyen bir bölüm bulunmaktadır. Bu bölümde sadece pozitif yüklü elementlerin geçmesine izin verilir. Elektronlardan ayrılan atomlar da bu filtreden geçebilir. Yakıt hücresinin diğer tarafında ise hava kullanılmaktadır. Havanın içindeki oksijenle hidrojen burada birleşerek suya dönüşür. Bu işlemin sonunda hem su hem elektrik üretilir. Üretilen su, egzozdan atılır. Egzozdan içten yanmalı motorda olduğu gibi CO2 veya NO gibi zehirli gazlar çıkmaz. Bu yüzden FCEV araçlara çevreci ve sıfır emisyonlu otomobiller de denir.
Hidrojenin elektrik üretmesinin yanı sıra bu araçlarda küçük bir batarya da bulunur. Bulunan bu batarya fren geri kazanımında kullanılır. Nasıl ki elektrik motorlarına elektrik gönderildiğinde hareket enerjisi üretiliyorsa bunun tersi de mümkündür. Yani ayak gazdan çekildiğinde, araba kendi ataletiyle ilerlerken elektrik motorları bir fren gibi davranıp yoldan gelen enerjiyi de elektriğe çevirebilir. Bu enerjiyi ziyan etmeyip depolamak için küçük bir batarya kullanılmaktadır.
Avantajları
➢ Havayı kirletmez, çevre dostudur.
➢ Pilleri kolaylıkla şarj edilebilir. Depo hızlıca doldurulabilir.
➢ Motor gürültüsü yoktur.
➢ Elektrikli araçlara göre daha uzun menzillidirler.
➢ Egzozundan saf su çıkar.
➢ Bir depo ile yaklaşık 480-500 km yol alır.
Dezavantajları
➢ Fiyatları oldukça yüksektir.
➢ Yakıt imkanları kısıtlıdır.
➢ Hidrojen, sıvılaştırılarak depolanamaz. Sıvılaştırılsaydı daha fazla km gidilebilirdi.
➢ Ülkemizde çok yaygın değildir.
Kaynakça:
– YouTube / Anlatan Adamlar
– Hidrojen Enerjisi ve Üretimi / Buğra Şenaktaş
