Yıllar geçmesine rağmen neden hala otomobil yakıtı olarak su kullanamıyoruz

ensonhaber.com

Sürekli artan yakıt maliyetlerimiz göz önüne alındığında, bir benzin istasyonunda depoyu doldurmak bazen can sıkıcı olabiliyor.

Bazı arkadaşlarımız bisiklete binmeyi sağlıklı bir alternatif olarak görse de bazı insanların daha pratik fikirleri var: Ya arabalar suyla çalışabilseydi?

Arabalar suyla çalışabilir mi

Sıvı haldeki su, itiş için gerekli mekanik veya kimyasal enerjiye sahip değildir. Geçmişte otomobillerin ilk yıllarında, kömürle çalışan buhar motorları kullanılıyordu.

Ancak modern dünya büyük sürdürülebilirlik sorunlarıyla karşı karşıya olduğundan otomobil endüstrisi başka yakıt kaynaklarına yöneliyor.

Elektrikli arabalar şu anda sektördeki bir sonraki büyük yenilik olsa da bunların gerçekten çevre dostu olup olmadığı konusundaki tartışmalar hala devam ediyor.

Bu belirsizlik göz önüne alındığında, su gibi bol miktardaki bir kaynağı araçlara güç sağlamak için kullanmanın bir yolu var mı?

Buhar motorlarında su, kömür kullanılarak buhara dönüştürülür ve faydalı hale getirilir.

Bu durum, fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı devam ettiriyor ve fosil yakıtları modern kullanım açısından sürdürülemez hale getiriyor. Yakıt hücrelerine güç sağlayan hidrojen ise suyun kendisini oluşturan bir element.

Otobüs ve kamyon gibi ticari taşımacılıkta ve hatta özel taşıma araçlarında halihazırda kullanım alanı buluyor. Hidrojen üretmenin zorlukları nedeniyle bu format, elektrikli ve fosil yakıtlı benzerleri kadar popüler değil.

Hidrojenli araçlarda suyun rolü

Hidrojenle çalışan araçlarda suyun rolünü anlamak için hidrojen yakıt hücrelerinin çalışmasını anlamak gerekiyor.

Hidrojen yakıt hücreleri, motorlara güç sağlayan elektrik üretmek için kimyasal enerji kullanır. Bu teknolojiyle çalışan araçlar aynı zamanda Yakıt Hücreli elektrikli araçlar (FCEV’ler) olarak da bilinir.

Hidrojen yakıtlı bataryaların çalışması

Yakıt hücreleri tipik olarak bir katot ve bir anottan oluşur. Yakıt deposundan gelen hidrojen, anota gelir ve burada bir katalizörle reaksiyona girerek kendisini oluşturan atom altı parçacıklara, yani bir proton ve bir nötrona ayrılır.

Protonlar katoda göç ederken, elektronlar harici bir devre (akım) üzerinden yönlendirilir. Bu akım daha sonra elektrik motorlarını çalıştırır.

Katot havayla beslenirken, hidrojenin protonları ve elektronları oksijenle reaksiyona girerek tek son ürün olarak su buharı üretir.

Hidrojenin sağladığı seyahat menzilini desteklemek için FCEV’ler, fazla kinetik enerjiyi bir elektrik akümülatöründe depolayan fren enerjisi geri kazanım teknolojisiyle donatılmıştır.

Yakıt hücreleri, araçtaki tanklarda depolanan hidrojenle beslenir. Fosil yakıtlar gibi hidrojen de tükenir ve yeniden doldurulması gerekir.

Hidrojen yakıt hücresi içerisinde yerinde üretilebileceği gibi dışarıdan da temin edilebilir. Hidrojenin üretimi pahalıdır ve bu nedenle şu anda otomobillerde fazla kullanılmıyor.

Hidrojen üretiminde suyun önemi

Su, yalnızca hidrojen yakıt hücrelerindeki reaksiyonun son ürünü değildir, aynı zamanda hidrojenin kaynağıdır. Bu, yakıt hücrelerinden çıkan ‘egzoz’ suyunun, yakıt hücresinin işleyişi için gerekli olan hidrojeni üretmek üzere elektrolize edildiği bir döngü yaratabilir.

Bu gibi durumlarda hidrojene dış kaynaklara bağımlılık daha da azalarak aracın karbon ayak izi daha da azalır.

Böyle kendi kendine yeten bir sistem oluşturmak teorik olarak mümkün olsa da termodinamiğin ikinci yasasına göre, bir miktar enerji kaybına uğramadan kendi kendine yetebilen bir sistem oluşturmak imkansızdır.

Yakıt pillerini kullanmanın en büyük avantajı zararlı egzoz emisyonlarının anında ortadan kaldırılmasıdır. Yakıt ikmal sürelerinin fosil yakıt muadilleri kadar düşük olmasının yanı sıra üstün yakıt ekonomisine de sahiptirler.

Ortalama bir FCEV, hidrojen deposunu 5 dakikadan kısa bir sürede doldurabilir. Bu, onları şu anda düşük menzil ve yüksek şarj sürelerinden muzdarip olan elektrikli araçlara karşı oldukça rekabetçi bir alternatif haline getiriyor.

Neden yakıt olarak su kullanamıyoruz

Yukarıda, otomobiller için hidrojenin öneminden bahsettik. Özetleyecek olursak, suyun kendisi yakıt olarak kullanılamaz, çünkü su molekülleri stabil bir şekilde bağlanmış hidrojen ve oksijen atomlarından oluşur.

Bu nedenle, doğrudan suyu bir yakıt olarak kullanmak yerine, suyun hidrojen ve oksijen bileşenlerini ayrıştırarak hidrojen elde etmek ve ardından hidrojeni yakıt olarak kullanmak mümkün olabilir.

Hidrojen, yakıt hücreleri gibi teknolojilerde kullanılarak elektrik enerjisi üretebilir ve bu elektrik enerjisi bir elektrik motorunu çalıştırabilir, böylece su bazlı bir yakıt sistemiyle çalışan araçlar geliştirilebilir.

Ancak, hidrojenin depolanması, taşınması ve güvenli bir şekilde kullanılması gibi bazı teknik zorluklar ve altyapı gereksinimleri bulunmaktadır.

Şu anda, hidrojen yakıt hücreli araçlar piyasada mevcuttur, ancak suyun doğrudan yakıt olarak kullanıldığı veya suyun kendisinin aracın ana enerji kaynağı olduğu bir otomobil teknolojisi yaygın değildir.

Araştırmalar ve teknolojik ilerlemeler devam etse de suyun doğrudan yakıt olarak kullanılmasıyla çalışan bir otomobilin pratik ve geniş çapta kullanılabilir olması için daha fazla gelişme gerekmektedir.