Bor Madeninden Hidrojen Üretimi

Fosil yakıtların yanması sonucu oluşan ürünler sera etkisi, ozon tabakasını incelmesi, asit yağmurları ve kirlilik gibi küresel sorunlar ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenlere bağlı olarak uzmanlar alternatif enerji (rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, hidrojen enerjisi vb) kaynakları arayışına girdiler. Uzmanların bir çoğu hidrojen enerji sistemlerine yönelmişlerdir. Hidrojenin bir çok avantajı olmasından dolayı geleceğe yönelik enerji kaynaklarından biri olarak ümit vermektedir. Bugün dünya üzerinde ki pek çok ülke enerji, çevre ve ekonomisi için hidrojen enerjisi teknolojisinin gelişimini hızlandırmaya çalışıyor.
 

Hidrojen, yanma enerjisi aynı ağırlıktaki benzine göre 2,75 kat fazla olan, zehirli etkisi bulunmayan, yanma sonrası su buharı egzozu ile çevre dostu alternatif bir yakıttır.Hidrojen üretimi için bilinen yöntemler; güneş-buhar güç çevrimi, elektroliz yöntemi, güneş enerjisi, ağır petrol kalıntılarından, kömürden,benzinden hidrojen üretimi gerçekleştirilebilir.

Hidrojenin özelliklerinden biri depolanabilmesidir. Fakat hidrojen gazının yakıt olarak kullanılmasındaki en büyük problem, depolanmasındaki verim yetersizliğidir. Araçlarda istenilen öncelikli teknik özellik, güvenli üretim, taşınma ve yeterli miktarda hidrojen depolayabilmedir. Hidrojenin depolanması yöntemlerinden en bilineni sıkıştırılmış gaz olarak depolanmasıdır. Hidrojen günümüzde genellikle 50 litrelik silindirik depolarda, 200-250 barlık basınç altında depolanmaktadır. Fakat hidrojenin çok hafif olmasından dolayı hacimsel enerji yoğunluğu çok düşüktür. Ayrıca yüksek basınç sebebiyle depolama tankları çok ağırdır. Diğer bilinen yöntem de sıvı hidrojen olarak depolanmasıdır. Hidrojen petrole göre dört kat fazla hacim kapladığından, bu hacmi küçültmek için sıvı halde depolamak gerekir. Bunun içinde yüksek basınç ve soğutma işlemine ihtiyaç duyulur. Sıvı depolama, gaz sıkıştırmaya göre daha düşük basınçta çalıştığı için daha güvenlidir. Sıvı depolama, orta veya küçük ölçekteki depolama için çok kullanılan bir yöntemdir. Fakat büyük miktarlarda enerji depolamak için oldukça pahalı bir yöntemdir.

Hidrojenin depolanmasında güvenirliğin ve hafifliğin önemli olması sebebiyle hidrojenin hidrür yapısında depolanması ön plana çıkmıştır. Hidrürlerin içerisinde de bir bor bileşiği olan sodyum borhidrür, diğerlerine oranla daha fazla birim hacimde hidrojen atomu içermektedir. Bu sebeple de hidrojen depolama ortamı olarak büyük önem kazanmakta ve en yaygın araştırma konularından biri olmaktadır.

Sodyum borhidrür ağırlıkça %10.6 hidrojen içermekte olup bu değer, hidrojen depolayan alaşımların sahip olduğu değerden daha fazla hidrojen içerir. Ayrıca borhidrürün hidrolizi, hidrojen üretiminde elde edilen hidrojenin yarısını borhidrürden diğer yarısını da sudan karşılaması açısından önem arzetmektedir. Sodyum borhidrür, güvenli ve hidrojen depolama konusunda pratik kullanıma sahiptir. Ancak havada ki neme karşı hassas ve dayanıksızdır. Sulu bazik sodyum borhidrür çözeltisi seçilmiş katalizörle (rutenyum, platin, paladyum vb) temas ettiğinde hidrojen gazı ve suda çözünebilen sodyum metaboratı vermek üzere aşağıdaki reaksiyona göre hidrolizlenir.

Bu reaksiyon sonucunda hidrojenin ağırlıkça %10.8'i açığa çıkmakta ve yan ürün sodyum metaborat üretilmekte. Reaksiyon pH<9'da herhangi bir katalizör olmadan bile düşük bir dönüşüm verimiyle oluşur. Bununla birlikte sodyum borhidrür çözeltisinin raf ömrünü uzatmak için bu çözeltilere NaOH eklenir.Hidrojen üretiminde katalizör kullanmanın amacı daha fazla hidrojen üretmek içindir.Oluşan tepkime ekzotermik olduğu için sistem de elde edilen enerji nemlidir.Kullanılacak ortama bağlı olarak hidrojen gazının nem miktarının düzenleneceği bir sistemden geçirilmesi gerekmektedir.

Hidrojen on Demand sistemi(Millenium Cell,2002)

(Hidrojen on Demand sistemi millenium Cell firması tarafından icat edilmiş, geliştirilmiş ve patenti alınmış,çevreyle dost ham malzemelerden saf hidrojen üretim sistemidir.)

Zararlı emisyon olmaksızın yüksek kalite de enerji kaynağı üreten bu reaksiyon, güvenli ve kolayca kontrol edilebilirdir. Bu reaksiyon sadece sıvı yakıt, metal katalizörle direkt temas geçtiğinde üretilir. Bu suretle herhangi bir vakitte gaz hidrojen miktarı minimize edilebilir. Yakıt çözeltisi patlamaz, alev almaz ve taşınması güvenlidir. Herhangi bir kaza anında toprağa yada denize karışması çevre kirliliğine sebep olmaz. Toprakta bitkiler için besleyici olup,denizde de kolay çözündüğünden ve zaten deniz suyunda olan bor herhangi bir risk oluşturmayacaktır.

Dünya genelinde bu konuyla ilgili patenti alınmış 600 proje bulunmaktadır. Bu sayı sadece bilinen proje sayısı bazı ülkeler bu konuyla ilgili çalışmalarını gizli yürütmektedir. Özellikle Japonya'da bu konuyla ilgili pek çok proje bulunmaktadır. Dünya bor rezervinin 3/4'ü Türkiye'de olduğu düşünülmektedir. Böyle bir kaynağa sahip olmamıza rağmen,ülkemizde bu konuda yapılmış proje sayısı azdır.Üniversitelerde ise bor madeniyle ilgili çalışmalar çok azdır.

Ülke olarak daha fazla kalkınmamız dışa bağımlılığımızı en aza indirmekle gerçekleşir. Dışa bağımlılığın azaltılması içinde ülke de bulunan kaynaklar en iyi şekilde değerlendirilmelidir.Bunun için AR-GE destekleri arttırılmalı.Bugün gelişmiş ülkelere baktığımızda AR-GE için ayrılan bütçenin büyüklüğünü görürüz.

Gülnaz ATEŞ