II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

225
YAKIT PİLİ TEKNOLOJİSİ, TÜBİTAK MARMARA ARAŞTIRMA
MERKEZİ ENERJİ ENSTİTÜSÜ YAKIT PİLİ ÇALIŞMALARI VE
BORHİDRÜRLÜ YAKIT PİLLİ ARAÇ
Çiğdem KARADAĞ, Osman OKUR, Dr. Doç. Dr. Fatma Gül BOYACI SAN,
Gamze BEHMENYAR, Tansel ŞENER, Fatih GENÇ, Dr. Emin OKUMUŞ,
İsmail BİCAN, Dr. Evren GÜNEN
1. Giriş
TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Enerji Enstitüsü
Sanayileşme, nüfus artışı gibi nedenlerden dolayı dünyadaki enerji tüketimi önemli
ölçüde artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanmasında öncelikli olarak fosil yakıtlar
kullanılmaktadır. Ancak, bu yakıtların yakın bir gelecekte tükenme olasılığı ve
kullanımlarından kaynaklanan çevre kirliliği başlıca iki önemli sorundur. Bu sorunlar,
çevreye zararsız yeni enerji kaynaklarını ve teknolojilerini gündeme getirmiştir.
Bu kapsamda, yakıt pilleri, yerleşik uygulamalar, elektrikli araç uygulamaları ve
taşınabilir cihaz uygulamaları için yakın gelecekte en uygun teknolojik çözüm
olarak görülmektedir. Bu nedenle, yakıt pili teknolojisi üzerinde yoğun Ar-Ge
çalışmalarının yapıldığı ve gelişmiş ülkelerin büyük bütçeler ayırdığı önemli bir
teknolojik alandır [1-3].
Yakıt pilleri, hidrojenin kimyasal enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üreten ve içten
yanmalı motorlara göre daha yüksek verimde çalışan enerji dönüşüm sistemleridir.
Yüksek verime ve güç yoğunluğuna ek olarak, yakıt pilleri sessiz olması, modüler
yapılı olması, şebekeden bağımsız elektrik üretimi, yakıt esnekliği ve çevre dostu olması
gibi üstünlüklere sahiptir. Atık olarak su ve ısı elde edilmesi ve özellikle minimum
seviyedeki emisyonları yakıt pillerini avantajlı kılar. Yakıt pilleri, cep telefonlarının
ihtiyacını karşılayacak kadar az veya bir kente yetebilecek kadar çok güç
üretebilecek kapasitelerde tasarlanabilmektedir. Bu nedenle, ulaşım araçlarından evsel
ve endüstriyel uygulamalara kadar geniş bir kullanım potansiyeline sahiptirler [4].
Yakıt pilleri genellikle hücrede kullanılan elektrolit türüne bağlı olarak polimer
elektrolit (PEMYP), doğrudan metanol (DMYP), alkali, fosforik asit, erimiş
karbonat ve katı oksit yakıt pili olarak sınıflandırılmaktadır. PEMYP ve DMYP
özellikle ulaşım uygulamalarında kullanılmaktadır. Yakıt pilleri otomobillerde
kullanılan geleneksel içten yanmalı sistemlerden daha enerji etkindir ve daha az
kirlilik oluşturmaktadır. Bununla birlikte, otomobil uygulamaları için sistem büyüklüğü,
ağırlığı, işletime alma süresi, işletim ömrü ve fiyatı iyileştirilmesi gereken
önemli konulardır. Yakıt pilleri kullanılan elektrolite göre sınıflandığı gibi çalışma
sıcaklıklarına göre de düşük sıcaklık (25-100 °C), orta sıcaklık (100-500 °C), yüksek
sıcaklık (500-1000 °C) ve çok yüksek sıcaklık (1000 °C) yakıt pilleri olarak sınıflandırılabilir.