Istanbul / New channel project // Hydrogen Energy

April 2011, PM Erdoğan publicly announced the details of his long-anticipated crazy project,Kanal İstanbul, saying the government would create a new Bosporus in İstanbul.

The İstanbul Strait will become the world’s most important center of hydrogen energy if the construction of a second canal that has been publicized by Prime Minister Recep Tayyip Erdoğan as a “crazy project” actually happens.

If the tankers use the canal for transportation, the traffic in the Bosporus will be minimized, and the sea flow in the strait will be used for the generation of hydrogen energy. Before the announcement of the Kanal İstanbul project, the International Center for Hydrogen Energy Technologies (ICHET) founded by the United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) in Turkey in 2003 was planning to generate electrical energy out of the flow in the Bosporus. However, the project was never implemented because of the heavy traffic in the Bosporus and a lack of infrastructure. In case the project is actually implemented, UNIDO-ICHET will station a turbine on a submarine in Arnavutköy-İstanbul to start generation of electricity. The center authorities who concluded that the magnitude of the undersea flow is sufficient for generation of electricity will produce 20 kilowatts of electricity by a generator to be installed on a platform in the strait. The turbine that will generate electricity will produce energy out of the flow eight meters below the surface. Subsequent to the move of the traffic load to Kanal İstanbul, the project will be fully implemented for effective use of the flow. During the initial stages, electrical energy will be generated out of the undersea flow from the Black Sea to the Marmara Sea along the Bosporus Strait. By using this energy, the seawater purified of ions will be electrolyzed to produce hydrogen. The generated hydrogen will be stored under heavy pressure. The high-pressure hydrogen will be used as fuel in an internal combustion engine to produce mechanical energy that will be transformed into electrical energy for future use. On the other hand, the high-pressure hydrogen will also be filled in tanks for end-use. Use of this sort of energy will help combat environmental degradation because it does not produce exhaust gas. The biggest handicap with hydrogen energy despite it being renewable, sustainable and highly efficient as well as environment-friendly is lack of the necessary technological infrastructure, and its excessive cost. Current projections note that Europe will completely abandon oil and natural gas as energy sources and embrace hydrogen energy in 2030, whereas this will be the case in the entire world by 2070. Turkey believes that it seized a chance to become a world center of hydrogen energy after the making of a deal envisaging establishment of an international center for hydrogen energy technologies in Turkey in Vienna in 2003. The UN picked Turkey over China, Japan, Canada and Norway as the host country of the center in 2004; the center has done remarkable work to fulfill its mandate over the past years. The center, which was assigned the task to ensure information flow between developing and developed countries in respect to the development of hydrogen technologies, install pilot facilities operable by hydrogen energy, identify hydrogen energy policies and produce fuel batteries and deal with environmental affairs, storage techniques, transport systems and applications for vehicles, has successfully completed some pilot projects so far. The center, set to implement a hydrogen-run three-wheel vehicle project in India, a hydrogen island project, hydrogen-run marine vehicle project in Turkey and production of hydrogen out of solar energy project in Libya, seems to have made visible progress in respect to hydrogen technology and storage. One of the biggest projects of the center was launched on Feb 16. ICHET decided to launch the first hydrogen filling facility in Eyüp-Feshane. A hydrogen filling station that generates hydrogen by use of electrolysis, a first in Turkey, will be constructed by Hydrogenics, a leading company in the sector specialized in generation of hydrogen and fuel cells. Turkey’s first hydrogen filling station will meet the fuel needs of the land and sea vehicles. The station, the only station in the world that will offer hydrogen filling services for both land and sea vehicles, will also address the needs of special vehicles operated by hydrogen technology. The hydrogen filling operation will be performed under 350 bar pressure. After the launch of the station, Turkey will become one of the countries with a hydrogen station in Europe after Norway, Iceland and Germany. ICHET also placed orders for bus and automobiles for use in the hydrogen station that will be in service by the end of 2011. The first tender will be held in the days to come. On the other hand, the first hydrogen-run boat in Turkey is being constructed in the Tuzla shipyards. The project, ordered by Istanbul Seabus Enterprise (IDO), is being implemented jointly with Istanbul University. Further: +The project attracts attention of Japanese and Korean firms Turkey’s works on hydrogen energy has attracted a great deal of attention from countries in the Far East. Japanese automobile firm Mazda has decided to introduce its RX-8 Hydrogen RE cars, offered for sale in Europe last month, to the Turkish market. Hyundai also reportedly is getting ready to offer its Tucson cars for sale in Turkey. Reports also indicate that the authorities are holding meetings and negotiations with some firms in Hungary for purchase of hydrogen-operated buses that will be mainly used at the airports. The center’s ambitious projects include meeting the energy needs of an entire island using hydrogen technology, as 1,000 houses in Bozcaada will be heated and illuminated by hydrogen energy, while 60 vehicles on the island will also use hydrogen for fuel. A similar project will be implemented on Sedef Island as well. Another project will ensure that the entire energy needs of a hospital in Ankara are met by hydrogen energy. Within the project, hydrogen energy will be used for all battery-operated wheelchairs. Moreover, hydrogen technology will be used as source of fuel for information-based sectors because of its ability to provide uninterrupted energy. ++Boron for storage safety UNIDO-ICHET also launched joint projects with the Turkish Boron Institute to minimize the danger associated with the storage of hydrogen energy. To this end, boron will be used as a hydrogen carrier. When used in the vehicles, hydrogen remains under 350 bar pressure. This poses a great danger for vehicles; for this reason, this project was drafted for implementation jointly with the Boron Institute. The boron is able to store hydrogen in the form of sodium borohydride (NaBH4). This way, it becomes possible to use hydrogen by reliance on a simple chemical process.

Fuel cell ve Hidrojen teknolojisi temel kavramlar

özet:

""fuel cell

bir yakitin içindeki kimyasal enerjiyi direk elektrik enerjisine çeviren araçtir. temel olarak hidrojen ve oksjeni bir araya getirerek su, elektrik ve isi üretir. halihazirda bes* farkli cesidi vardir ve bunlar gerek çalisma sicakliklari, gerek büyüklük/tasinabilirlikleri, gerekse kullandiklari yakit bakimindan farklilik gösterse de genel çalisma prensipleri aynidir. fuel cell ile 25 wattan, birkaç megawatta kadar güç üretilebilir. tasimacilikta, isi-enerji üretiminde kullanilirlar.

otomobil uygulamalarinda çokluk kullanilan cesidi pem (proton exchange membrane) fuel cell olarak adlandirilir. yakit olarak hidrojen kullanir. temiz ve verimli bir enerji üretimi saglar. ancak kullanimi ile ilgili en önemli sorunlardan birisi, yakitin, yani hidrojenin temin edilmesidir. hidrojen için bir dagitim hatti kurmak ne kadar zorsa, yüksek basinçli kaplarda hidrojeni depolamak da o kadar tehlikelidir. bu yüzden çalismalar daha çok hidrojenin araç üzerinde üretimini mümkün kilan reaktörler üzerinde yogunlasmistir. bu reaktörlerde, kolay temin edilebilecek bir hidrokarbon (örnegin metan, metanol, propan, bütan, bunlarin karisimlari lpg, dogalgaz vb vb) bir takim kimyasal reaksiyonlardan geçirilir ve nihai olarak hidrojen elde edilir. bu da direk fuel cell'e beslenir.

üzerinde yogun arastirmalar yapilsa da yaygin kullanim için henüz üretim maliyetleri hayli yüksektir. bu da bir taraftan ihtiyaç duyulan kimi alt parçalarin üretiminin son derece zor ve pahali olmasindan, bir taraftan da platin, altin gibi pahali madenlerin kullanilmak zorunda olmasindan kaynaklaniyor.

xxxxxxx

geleceğin arabalarının enerji kaynağı. yakıt hücresi tahrik sağlamaz aksine tahrik gücü sağlar yani elektriği. hidrojenin katalizörler vasıtası ile mikro bazda yanması sonucu elektrik üretir.

carnot çevrimine tabii olan içten yanmalı motorların verimleri 25 %’ in altındadır. ayrıca içten yanmalı motor kullanan taşıtlarda kullanılan vites kutusu da verim kaybının diğer bir sebebidir. eğer içten yanmalı motor yerine hidrojen ile çalışan yakıt hücresinin beslediği yüksek verimli elektrik motoru kullanılırsa bugünden 40 %’ ın üzerinde verimler elde etmek mümkünken, araştırmalar verimin gelecekte 60 %’ a kadar çıkabileceğini göstermekte.

yakıt hücreleri, elektroliz işlemini ters yönde gerçekleştirerek, oksijen ile hidrojenin reaksiyonundan elektrik üretirler. ilk defa 1836 yılında prensibi bulunmasına rağmen, ilk yakıt hücresinin üretilmesi 1960 yılını buldu. bu gecikmenin ana sebebi hidrojen ve oksijen gazını reaksiyon arayüzeyinden elektronları çekebilecek bir elktrodun bulunamamış olmasıydı. bu elektrot sayesinde elektronlar hidrojen atomundan sökülüp dışarıda söz gelimi bir elektrik motorunun ve diğer devre elemanlarının üzerinden geçtikten sonra oksijen tarafına geçmesi olanaklı hale gelmiştir. öte yandan saf hidrojen ve oksijeni tarafını ayıran proton değişim membranı (pem) sadece elektronlarını kaybetmiş hidrojenin karşı tarafa geçmesine izin vererek orada bulunan oksijen ve devreyi dolaşıp gelen kendi elektronları ile birleşerek su buharı oluştururlar. bu işlemin düşük sıcaklıkta gerçekleşmesi için katalizör kullanılır. böylece normalde patlamalı olarak gerçekleşecek olan bu reaksiyon düşük sıcaklıkta ve sakin olarak gerçekleşir.

yakıt hücreleri (pem), 0,6 ve 0,7 v arasında gerilim üretebilirler. özgül güçleri, 1 w/cm2 civarında olup, eşdeğeri 120 w/kg ‘ dır. yakıt hücrelerinin verimi 40 % ile 65 % arasında değişir. özgül enerjileri araç üzerinde depolanan hidrojene bağlıdır. bu sebep ile yakıt hücresi kullanan taşıtların menzili üzerlerinde depolayabildikleri hidrojen miktarına bağlıdır. hidrojenin özgül enerjisinin düşük olması yani düşük basınçlarda çok hacimli olması, hidrojenin yüksek basınçlar altında depolanmasını zorunlu kılmıştır. hidrojeni söz konusu yüksek basınçlara sıkıştırmak bir miktar verim kaybına sebep olduğu ve güvenlik sorunlarına sebep olduğu için, hidrojeni karbon liflerine emdirilmiş halde ya da sodyum bor hidrit halinde saklamak diğer alternatiflerdir. bor madeninin geleceğin otomobillerinin enerji kaynağı olacağı safsatası da buradan çıkmaktadır. hidrojenin bu şekilde depolanması durumunda saf hidrojen elde etmek için söz konusu bileşiğin bir çeviriciden geçirilmesi şarttır.

ayrıca araçlarda yakıt hücresi kullanılması durumunda, bu araçlara hidrojenin ekonomik ve pratik bir şekilde sağlanması gerekir. bütün bu organizasyon ve yeterli hidrojen üretimi için ek yatırımlar yapılmalıdır. bütün bu maliyetler ve yakıt hücresi kullanan taşıtların yüksek maliyetleri göz önüne alındığında yakıt hücrelerinin bu yatırıma değecek kadar ek konfor ve yakıt ekonomisi sağlaması gerekmektedir.

bütün bu gerçeklerin yanında hidrojenin üretimi esnasında, olası emisyonların bu araçların sıfır emisyonlu olmadıkları iddialarını ortaya çıkarmıştır. hidrojenin olası elde etme yöntemleri arasında maliyeti en düşük olan yöntem fosil yakıtlardan hidrojenin sökülmesidir. fakat böyle bir yola gidilirse, co ve co2 emisyonları, bu değişim araç üzerinde veya dışında nerede yapılırsa yapılsın, oluşacaktır. bu araçlar eğer hidrojenin, suyun elektrolizi vasıtasıyla üretilmesi durumunda gerçek sıfır emisyona yaklaşırlar.

herhangi bir ülke, nükleer santraller kurarak elektrik üretir ve ürettiği elektrik ile suyun elektrolizi yolu ile hidrojen üretip, otomobillerde kullanırsa çevreye en az zarar veren enerji sistemini kurmuş olur. bu sistemin en büyük riski nükleer risk olup, her gün otomobiller tarafından yayılan emisyon yanında kabul edilebilir bir risktir.

xxxxxxx

bir gramındaki yanma enerjisi 130 kilo joule (kj) olan,elektrolizle eldesi için en az 1/0,94 katı, yani 138,3 kj enerji gerektiren madde.""