Sodyum Borhidrür (NaBH4) Destekli Bir Hidrojen/Hava PEM Yakıt Hücresi İle Elektrik Üretiminin Deneysel Analizi

Yıl 2017, Cilt: 7 Sayı: 2/2, 216 - 227, 28.12.2017

Adem Yılmaz , Seyfi Şevik

Öz

Son yıllarda çevre olgusunun ön plana çıkmasıyla birlikte, kahverengi
olarak tabir edilen fosil kaynaklı yakıtların kullanıldığı geleneksel yöntemler
yerine, yenilenebilir enerji kaynakları ön plana çıkmaktadır. Yenilenebilir
enerji kaynakları yatırımlarında büyük bir artış yaşansa da yenilenebilirlerin
içinde yer alan bazı kaynaklar hala test ve emekleme aşamasındadır. Bunlardan
biri de hidrojen (H₂) enerjisidir. Hidrojen üretimi başta elektroliz olmak üzere faklı
yöntemlerle sağlanabilir. Buna karşın elektroliz işlemine ihtiyaç olmaksızın
yakıt hücresinde hidrojenin direkt kullanılabildiği özel bir bor bileşiği olan
sodyum borhidrür (NaBH₄) de kullanılabilmektedir. Bu çalışma,
NaBH₄
kullanarak H₂ üretimi gerçekleştirilmesini ve elde edilen yakıtın içerisindeki
enerjiyi elektrokimyasal tepkime ile direkt olarak elektrik enerjisine çeviren
bir yakıt hücresinin performansının analiz edilmesini ele almaktadır. Yakıt hücresinde, gerilim
değeri 5.6 VDC ve akım değeri 0.3 A olarak ölçümü ile başlanmış, ilk 4 dakika
içerisinde hafif bir düşüş olmuş, 64’ncü dakikaya kadar değerler neredeyse
sabit kalmış ve 64 ile 81’nci dakikalar arasında ise değerlerde hızlı bir düşüş
gerçekleşmiştir. Güce ve ideal voltaja göre ortalama verim değerleri
sırasıyla % 41.5 ve % 82.2 olarak bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

PEM yakıt hücresi, sodyum borhidrür (NaBH4), hidrojen üretimi, elektrik enerjisi üretimi

Kaynakça

• Bedir, F., Alnıak MO. (2004). Yakıt hücre sistemlerinin çalışma prensibi ve denizaltı sistemlerdeki tasarımı. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3, 31-37.
• Dincer, K. (2013). PEM Yakıt hücresinin katod tarafı performansının geliştirilmesi. Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Teknik-Online Dergi, 13(2), 38-49.
• Dincer, K., Şahin, O., Yayla, S., Avcı, A. (2014). Anot tarafı elektrospin metodu ile YSZ+SDC+nacanibo ile kaplanmış PEM yakıt hücresinin performansının deneysel olarak incelenmesi. Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Teknik-Online Dergi, 13(1), 12-24.
• Das, V., Padmanaban, S., Venkitusamy, K., Selvamuthukumaran, R., Blaabjerg, F., Siano, P. (2017). Recent advances and challenges of fuel cell based power system architectures and control–A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73, 10-18.
• Eker, E., Taymaz, İ. (2013). Akış kanalı genişliğinin PEM tipi yakıt hücresi performansına etkisinin incelenmesi. SAÜ. Fen Bil. Der., 17, 35-40.
• Eroğlu, İ., (2011). Sodyum borhidrürle çalışan taşınabilir yakıt pili geliştirilmesi ve savunma sanayinde kullanılabilirliği. Savunma Sanayiinde Borun Kullanımı Çalıştayı (SSM), 14 Haziran 2011.
• Ezgi, C., Çoban, MT. (2012). Yakıt dönüştürücüde dönüştürülmüş dizel yakıt ile çalışan katı oksitli yakıt pilinin modelleme çalışması. Journal of Naval Science and Engineering, 8(2), 57-86.
• İnger, E., Özdemir, Z., Yaşar, İ., Tırıs, M., Bahar, T., San, FGB. (2006). Sodyum borhidrür üretimi ve doğrudan sodyum borhidrürlü yakıt pili üretimi ve entegrasyonu. Türkiye 10. Enerji Kongresi, 27-30 Kasım, İstanbul.
• Kahraman, H., Çevik, I., Coşman, S. (2014). Sıkıştırma basıncının PEM yakıt pili performansına etkisi. ISITES2014, 1-10, Karabük, Turkiye.
• Kakati, BK., Deka, D. (2007). Differences in physico-mechanical behaviors of resol and novolac type phenolic resin based composite bipolar plate for proton exchange membrane (PEM) fuel cell. Electrochimica Acta, 52 (25), 7330–7336.
• Ma, J., Su, Y., Zhou, Y., Zhang, Z. (2003). Simulation and prediction on the performance of a vehicle’s hydrogen engine. International Journal of Hydrogen Energy, 28, 77-83.
• Rajalakshmi, N., Raja, M., Dhathathreyan, K.S. (2002). Evaluation of current distribution in PEMFC by segmented cell Approach. JPower sources, 112, 331-336.
• Schlesinger, HI., Brown, HC., Finholt, AE. et. al. (1953). Sodium borohydride, its hydrolysis and its use as a reducing agent and in the generation of hydrogen. J. Am. Chem. Soc., 75, 215.
• Tavman, A., (2004). Bor esaslı yakıt hücresi ve bataryalar. J. Eng. Natural Sciences, 2004.
• URL I, http://www.etimaden.gov.tr/m/page/uretim-dunya-bor-rezervleri, Erişim: 20.03.2017.
• Williams, MV., Russell Kunz, H., Fenton, JM. (2005). Analysis of polarization curves to evaluate polarization sources in hydrogen/air PEM fuel cells. Electrochem. Soc., 152(3), A635-A644.
• Wu, Y., Mohring, RM. (2003). Sodium borohydride for hydrogen storage. Prepr. Pap. Am. Chem. Soc. Div. Fuel Chem., 48, 940.
• Xu, H., Russell Kunz, HR., Fenton, JM. (2007). Analysis of proton exchange membrane fuel cell polarization losses at elevated temperature 120 C and reduced relative humidity. Electrochim Acta, 52, 3525–33.