Hidrojen

Günümüzde hidrojen, birçok önyargılı fikrin konusu olmaktadır. Neden bahsediyoruz? Nasıl üretilir? Ne için kullanılır? Doğruyu yanlıştan ayırmaya çalışsak nasıl olur? Konuya ışık tutmak için bir dizi soru ve cevap hazırladık.

Hidrojen nedir?

Hidrojen, evreni oluşturan doğal elementlerin en küçüğü ve en bol bulunanıdır!
Demir ve bakır gibi, hidrojen de evreni oluşturan 118 doğal elementten biridir. Tüm elementler gibi, atomlar halinde bulunur: her atom bir çekirdek içerir ve elektronlar bu çekirdeğin etrafında döner. Hidrojenin yapısı oldukça basittir: tek bir protonun oluşturduğu çekirdeğin etrafında dönen tek bir elektron vardır.

Hidrojen, evrende en bol bulunan moleküldür ve kendine özgü bir özelliği vardır: kesinlikle yalnız bir element olarak tanımlanamaz! Doğada, neredeyse her zaman diğer elementlerle birleşir, su veya H₂O  (iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomunun birleşimi) ve fosil yakıtlar/hidrokarbonlar ile başlar, burada hidrojen karbon atomlarıyla birleşir (benzin = C₇H₁₆).

Hidrojen ne için kullanılır?

Hidrojen, çok çeşitli alanlarda düzinelerce uygulama alanına sahiptir!

Günümüzde üretilen hidrojenin çoğu, amonyak (gübre endüstrisi için hayati öneme sahip bir ürün) üretiminde kullanılmaktadır; ayrıca, kükürt giderme yakıtları da dahil olmak üzere petrol ürünlerinin rafine edilmesinde de kullanılmaktadır. Hidrojen, elektronik bileşenlerin üretiminde ve roket itişinde de kullanılmaktadır. Enerji geçişini desteklemek için, karbon yoğun endüstriler (çelik ve cam gibi) ve mobilite (hidrojenle çalışan araba, otobüs, kamyon, tren, tekne, uçak) dahil olmak üzere hidrojen için yeni uygulamalar geliştirilmektedir.

Hidrojen, enerjiyi uzun süre depolamak için kullanılabildiği ve böylece yenilenebilir enerjinin kesintili olmasını telafi ettiği için genellikle yenilenebilir enerjinin müttefiki olarak tanımlanır.

Hidrojen nasıl üretilir?

Geleneksel olarak hidrojen fosil yakıtlardan üretilmektedir, ancak düşük karbonlu ve yenilenebilir bir geleceği vardır!
Günümüzde, dünyadaki hidrojenin yaklaşık %95'i hala fosil yakıtlardan (metan: CH₄ dahil) üretilmektedir. Özellikle, metan ve su arasında bir reaksiyon oluşturarak bir tarafta CO₂, diğer tarafta H₂ elde eden “buharlı metan reformu” (SMR) adı verilen bir işlemle hidrojen üretiyoruz. Bu işlem CO₂ emisyonlarına neden olmaktadır.

Tüm karbon bazlı hidrojen üretim yöntemlerimizi mümkün olan en kısa sürede karbonsuz yöntemlere dönüştürmeyi hedefliyoruz. Bunu yapmak için halihazırda birkaç seçenek bulunmaktadır:

• Hala metandan, ancak:
  - buhar metan reformu sürecine CO₂ yakalama eklemek. Bu şekilde üretilen hidrojen, düşük karbonlu olarak kabul edilir.
  - fosil kaynaklar yerine gıda atıkları gibi organik maddelerin fermantasyonu ile üretilen “biyometan” kullanmak. Bu durumda, hidrojen yenilenebilir olarak kabul edilir.

   

• Ve ayrıca… sudan! 
  Suyun elektrolizi (H₂O) de su moleküllerini elektrikle parçalayarak hidrojen üretir. Elektrik yenilenebilir bir kaynaktan elde ediliyorsa, bu şekilde üretilen hidrojen yenilenebilir (örneğin güneş enerjisinden) veya düşük karbonlu (örneğin nükleer enerjiden) olarak kabul edilir ve sırasıyla yenilenebilir ve düşük karbonlu hidrojen elde edilir.

   

• CO₂ yakalama: evet, ama neden ve nasıl?
  Öncelikle, CO₂ yakalamanın hidrojen üretimi için ayrılmadığını hatırlayalım: Air Liquide, aslında birçok azaltılması zor endüstriye uzmanlığını sunmaktadır. Bu teknolojiye Cryocap^TM adı verilmektedir.
  Yakalandıktan sonra, CO₂ gerekirse saflaştırılabilir, daha sonra yeniden kullanılabilir veya sekestre edilebilir (jeolojik depolama). Air Liquide tarafından satılan CO2'nin %80'i gıda endüstrisinde kullanılır (örneğin, gazlı içeceklerin karbonatlanması veya gıda maddelerinin dondurulması için). Geri kalan %20'si ise diğer endüstrilerde çeşitli amaçlarla kullanılır: kaynaklama, elektronik sektöründe soğutucu madde, ilaç endüstrisinde reaktif madde olarak. sektöründe soğutucu madde, ilaç endüstrisinde reaktif madde olarak.

   

Hidrojen, gezegeni karbondan arındırmanın çözümü mü?

Her sorunun çözümü olmasa da, enerji dönüşümü hidrojen olmadan gerçekleşemez! Enerji dönüşümünün tek çözümü olmasa da, başarısı için hidrojen vazgeçilmezdir.

Hidrojen ve türevleri, başarılı bir enerji dönüşümü için anahtar rol oynadığı yaygın olarak kabul edilmektedir ve 2050 yılına kadar enerji karışımının %10 ila %20'sini oluşturabilir, özellikle de çok az alternatifin olduğu veya hiç alternatifin olmadığı durumlarda endüstri ve ağır taşımacılığın karbondan arındırılması için kullanılabilmesi nedeniyle (bkz. “Hidrojen ne için kullanılır?” sorusu).

Toplumumuzu karbonsuzlaştırmak için, üretilen hidrojenin mümkün olduğunca düşük karbonlu olması hayati önem taşır; aksi takdirde bunun bir anlamı olmaz! Neyse ki, halihazırda karbonsuzlaştırılmış hidrojen mevcuttur! Şu anda en büyük zorluğumuz, büyük ölçekte karbonsuzlaştırma için yeterli miktarda hidrojen elde etmektir. Ve tahmin edin ne oldu? Üretim kapasiteleri geliştiriliyor ve hidrojen endüstrisi bir bütün olarak hızlanıyor!

Hidrojen tehlikeli mi?

Hidrojen bir gazdır. Herhangi bir gazda olduğu gibi, güvenli bir şekilde kullanılabilmesi için özelliklerinin anlaşılması gerekir!
Hidrojen, toksikolojik etkisi bilinmeyen (kanserojenik ve teratojenik olmayan), toksik olmayan, aşındırıcı olmayan ve kirletici olmayan bir gazdır. Yanıcı ve/veya patlayıcı olabilir, ancak doğal gaz veya benzinden daha tehlikeli değildir ve bazı özellikleri onu bir bakıma daha da güvenli hale getirir: havadan çok daha hafif olduğu için, açık havada veya kapalı ve havalandırılmış bir alanda salındığında hızla dağılır.

Hidrojen uygulamalarının geliştirildiği mobilite sektörüne gelince, araçların içine yerleştirilen hidrojen depolama tankı bu özel amaç için tasarlanmıştır. En sıkı testler, hidrojenli bir arabanın benzinli bir arabadan daha tehlikeli olmadığını göstermiştir.

Bir araba kazası, yer altı otoparkı veya tünelde, hidrojen yakıt tankının güvenliği havalandırma ile ve yangın durumunda, havaya kontrollü bir şekilde hidrojen salınımı ile garanti edilir, bu da herhangi bir patlama olmadan alevin sönmesine neden olur.

Kısacası, hidrojenle, herhangi bir enerji kaynağında olduğu gibi, koruyucu güvenlik önlemlerine uyulmalıdır!

Elektrikli batarya mı, hidrojen yakıt hücreleri mi? Hangisi?

Elektrikli batarya her zaman çözüm değildir: bazı durumlarda hidrojen en iyi seçimdir! Her şey tamamlayıcılık ve kullanımla ilgilidir.
Dikkatli okuduysanız, yenilenebilir hidrojen üretiminin elektrik enerjisi kullanımını gerektirdiğini anlamışsınızdır. Hidrojen, örneğin hidrojenli araba yakıt hücresi gibi, talep üzerine elektrik üretmek için kullanılabilir. Öyleyse, hidrojen üretimiyle uğraşmadan, iyi çalışan elektrikli bataryalara odaklanmamız gerekmez mi?

Günümüzde, binek otomobiller gibi bazı uygulamalar elektrikli bataryalara mükemmel şekilde uygundur.

Ancak, büyük miktarda enerjinin depolanması gerektiği durumlarda (uzun mesafeli seyahatlerde veya ağır yüklerin taşınmasında gerekli olan), gerekli tüm bataryaları ağırlıkları nedeniyle teknik olarak taşımak mümkün olmadığında ve yakıt ikmali sürelerinin en aza indirilmesi gerektiğinde (hızlı şarj istasyonunda bir elektrikli aracın bataryasını şarj etmek 30 dakika sürerken, bir hidrojenli araca yakıt ikmali yapmak normal yakıtlı bir araca yakıt ikmali yapmakla aynı süreyi alır), hidrojen ilginç bir seçenek haline gelmektedir. Ağır nakliye, taksi gibi özel filolar, havacılık ve denizcilik sektörleri gibi uygulamalar için doğru seçim olduğuna inanıyoruz. Hidrojen her yerde ve her zaman kullanılmak üzere tasarlanmamıştır. Enerji kaynakları farklı kullanımlara göre uyarlanmalıdır.

Neden bazı insanlar hidrojene güven duyarken, diğerleri daha az güveniyor?

Hidrojen tartışmalara yol açıyor ve bu iyi bir haber!
Hidrojen söz konusu olduğunda, eleştirenler ve destekleyenler bulmak zor değil. Örneğin, birçok eleştirmen hidrojenin hala esas olarak fosil yakıtlardan üretildiğini (bu doğru!) ve uygulamalarının geliştirilmesinin tavsiye edilmediğini savunuyor.

Air Liquide, 60 yıldır hidrojen konusunda uzmandır. Grup, üretimden depolamaya ve dağıtıma kadar bu gaz konusunda benzersiz bir uzmanlık kazanmıştır. Grup, hidrojeni tüm uygulamalar için sihirli bir çözüm olarak görmeden, ona sıkı sıkıya inanmaktadır.  

Aslında, özellikle elektrifikasyon mümkün olduğunda, hidrojen kullanımının her zaman en verimli seçenek olmadığını düşünüyoruz. Grup, belirli endüstriyel süreçlerde ve mobilitede, özellikle ağır mobilite, özel filolar ve havacılık ve denizcilik endüstrilerinde fosil yakıtların yerine hidrojen kullanımını teşvik etmektedir.

Mobilite ve endüstri sektörlerinin küresel CO2 emisyonlarının %46'sını oluşturduğunu bildiğimizden, enerji geçişini başarılı kılmak için böyle bir çözümden tam olarak yararlanmamak yazık olur diye düşünüyoruz...