Yakıt Pilleri Nasıl Çalışır?
Hidrojen artı uç elektrota,oksijen ise eksi uç elektrota gönderilirAnot elektrota gönderilen hidrojen molekülü ,pozitif kutup üzerinde yer alan kanalcıklardan geçerken elektron bu molekülden ayrılır ve molekül iyon yapıya dönüşür
Elektron geçişine izin vermeyen elektrolit sadece hidrojen iyonunun geçişine ve eksi uç elektrota ulaşmasına izin verirElektron ise harici bir devreden katoda iletilirKatotta buraya gönderilen O2 elektrolit üstünde gelen hidrojen iyon ve dış devreden gelen elektron reaksiyona girerek çevrim tamamlanırAçığa ise emisyon olarak saf su çıkarDış devre üzerindeki elektron hareketi ise elektrik akımını oluştururBu cereyan doğrudan doğruya(DC) bir akımdırReaksiyon sonucu keza ısı enerjisi de elde edilirYakacak pillerinde tepkime hızını arttırmak için katalizör kullanımı da söz konusudur
Yakacak pilinde anot,eksi uç ve elektrolitten oluşan her bir birime “Membran Elektrot Grubu (MEA)denirHer bir MEA ’den sağlanan elektriksel gerilim değeri 12 volt seviyelerinde iken bu değer reel bedel olarak 1 voltun altına düşerYüksek gerilim elde etmek için ise her bir MEA hızlı olarak bağlanır ve istenilen gerilim düzeyine ulaşılırBu sisteme Yakıt Pili Ünitesi adı verilir Daha yüksek eğilim elde etmek içinse temelde yüksek akımlara ulaşmak için reaksiyona giren molekül sayısını arttırmak gereklidirBu ise artı uç,katot ve elektrolit yüzeylerinin arttırılması ile sağlanır
Isı makinelerinin verimini belirleyen Carnot verimi,yakacak pillerini sınırlamazCarnot verim ifadesinde; Verim
1(T1T2)
T1 atık ısı sıcaklığı ve T2 azami çalışma sıcaklığı olup bu sıcaklık arttıkça verim artarAncak bu sıcaklık araç gereç dayanım limitleri ile sınırlıdır
Yakıt pillerinde ise, Verim: Hidrojen alt yada üst ısıl değeriReaksiyonun Gibbs serbest enerjisi ’dir
Hidrojen için bu teorik verim değeri üstteki ısıl layık için %83 daha aşağı ısıl değer içinse %98 civarındadır Teorik hidrojen yakıt pili teorik gözenekli olan gerilimi ise 1229 voltturGerçekte ise bu gerilim,kayıplar nedeniyle 1 voltun altına düşmektedirDolayısıyla reel verimde teorik verimin aşağıda olmaktadır
Yakıt pilinin verimi yüksek olduğu kadar enerji yoğunluğu da yüksektir2 MW ’lık bir baskı istasyonu 20 m² ’den daha az bir alana kurulabilirBu durumda elektriğin tüketicilerin bulunduğu kentlerden uzaktan üretilmesine gerek kalmamaktadırBöylece santrallerden kullanıcılara dek uzanan binlerce kilometrelik iletim hatlarına,aradaki transformatörlere de lüzum kalmamaktadır Hem iletim hatlarında ortaya çıkan elektrik kayıpları da engellenmektedir
Hidrojen artı uç elektrota,oksijen ise eksi uç elektrota gönderilirAnot elektrota gönderilen hidrojen molekülü ,pozitif kutup üzerinde yer alan kanalcıklardan geçerken elektron bu molekülden ayrılır ve molekül iyon yapıya dönüşür
Elektron geçişine izin vermeyen elektrolit sadece hidrojen iyonunun geçişine ve eksi uç elektrota ulaşmasına izin verirElektron ise harici bir devreden katoda iletilirKatotta buraya gönderilen O2 elektrolit üstünde gelen hidrojen iyon ve dış devreden gelen elektron reaksiyona girerek çevrim tamamlanırAçığa ise emisyon olarak saf su çıkarDış devre üzerindeki elektron hareketi ise elektrik akımını oluştururBu cereyan doğrudan doğruya(DC) bir akımdırReaksiyon sonucu keza ısı enerjisi de elde edilirYakacak pillerinde tepkime hızını arttırmak için katalizör kullanımı da söz konusudur
Yakacak pilinde anot,eksi uç ve elektrolitten oluşan her bir birime “Membran Elektrot Grubu (MEA)denirHer bir MEA ’den sağlanan elektriksel gerilim değeri 12 volt seviyelerinde iken bu değer reel bedel olarak 1 voltun altına düşerYüksek gerilim elde etmek için ise her bir MEA hızlı olarak bağlanır ve istenilen gerilim düzeyine ulaşılırBu sisteme Yakıt Pili Ünitesi adı verilir Daha yüksek eğilim elde etmek içinse temelde yüksek akımlara ulaşmak için reaksiyona giren molekül sayısını arttırmak gereklidirBu ise artı uç,katot ve elektrolit yüzeylerinin arttırılması ile sağlanır
Isı makinelerinin verimini belirleyen Carnot verimi,yakacak pillerini sınırlamazCarnot verim ifadesinde; Verim
1(T1T2)T1 atık ısı sıcaklığı ve T2 azami çalışma sıcaklığı olup bu sıcaklık arttıkça verim artarAncak bu sıcaklık araç gereç dayanım limitleri ile sınırlıdır
Yakıt pillerinde ise, Verim: Hidrojen alt yada üst ısıl değeriReaksiyonun Gibbs serbest enerjisi ’dir
Hidrojen için bu teorik verim değeri üstteki ısıl layık için %83 daha aşağı ısıl değer içinse %98 civarındadır Teorik hidrojen yakıt pili teorik gözenekli olan gerilimi ise 1229 voltturGerçekte ise bu gerilim,kayıplar nedeniyle 1 voltun altına düşmektedirDolayısıyla reel verimde teorik verimin aşağıda olmaktadır
Yakıt pilinin verimi yüksek olduğu kadar enerji yoğunluğu da yüksektir2 MW ’lık bir baskı istasyonu 20 m² ’den daha az bir alana kurulabilirBu durumda elektriğin tüketicilerin bulunduğu kentlerden uzaktan üretilmesine gerek kalmamaktadırBöylece santrallerden kullanıcılara dek uzanan binlerce kilometrelik iletim hatlarına,aradaki transformatörlere de lüzum kalmamaktadır Hem iletim hatlarında ortaya çıkan elektrik kayıpları da engellenmektedir