Vaillant ve vestelin bu konu ile ilgili çalışmaları olduğunu biliyorum.Şimdiye kadar yapmış olduğum araştırmalardan edindiğim bilgiler ne yazıkki yüzeysel kaldı.Vaillant tasarlamış olduğu bu kombileri ilk olarak Almanya da satışa sunacakmış.Bu sistem yakıt hücresi vasıtasıyla elektrik ve ısı üretiyor.Doğalgazdan hidrojen ayrıştırılarak yakıt hücresine anot tarafından sokuluyor.Burada hidrojen iyonlarına ayrışıyor protonlar çözelti vasıtasıyla katota aktarılıyor.Elektronlar ise dışarıdaki bir devreden katota geçiyor.Katot tarafından giren oksijen ile proton ve elektronlar reaksiyona girerek su buharını oluşturuyor.Böylelikle sistemden hem ısı hem elektrik elde edilmiş oluyor.Bu sistem ihtiyaçtan fazla elektriğin devlete satılma imkanını sağlayacakmış.Bu konu ile ilgili bilgi sahibi olan arkadaşlar yok mu?

Acmis oldugunuz Konuyla ilgili oncelikle tesekkurler.Bende bu konuda cok genis dokumanlar mevcut.Zira bu konu uzerinde cok calismalarim oldu.Zira dogalgazdan hidrojen elde edilen bir tesisin santiye mudurlugunu de yaptim.Dogalgazdan hidrojen elde edilmesi Steam Reforming yontemi yani buhar islahi ile yapilmaktadir.Bu tasarimin kombiler ile ilgili teknik detaylarinada vakifim.Bugun cok yorucu bir is seyahatinden yeni dondum.Bu aksam konu ile ilgili genis kapsamli bir yazI yazacagim.

BASARILAR  

Bu konuya olan ilginiz için teşekkür ederim.Yazınızı merakla bekliyorum.

Sabriniz ve anlayisiniz icin tesekkurler.

Simdi konuyu incelemeye baslayalim.Yakit pili teorisinin 3 temel ana unsurdan olusur.

1-Hidrojen elde edilmesi

2-Hidrojenden elektrik elde edilmesi

3-isi elde edilmesi.

Bu 3 unsurun bir arada oabilmesinin temel sarti dogalgazdan hidrojen elde edilmesidir.Hidrojen eldesinde bilinen en eski yontem sudan elektroliz yolu ile hidrojen eldesi olup metodlar icinde maliyet acisindan en pahalli olan sistemdir.Simdi Dogalgazdan Buhar yapilandirilmasi yani buhar islahi (Steam reforming ) metoduna gore hidrojen nasil elde ediliyor bakalim.

1-Steam reforming yontemi ile hidrojen elde  edilmesi: 

Katalitik buhar yapılandırma (SR): Hidrokarbon yakıtların buhar yapılandırması yolu ile hidrojen ve bileşikleri üretimi kullanılan en eski ve en çok uygulanmış yöntemdir. SR için yakıt türleri genelde nafta, doğal gaz ve diğer hafif hidrokarbonlardır.
Bu yöntemde, hidrokarbon yakıt katalitik yolla buharla reaksiyona girerek diğer bileşik gazlara (Hb, CO, CO2) dönüştürülür. İşlem endotermik olduğu için sistem için gerekli ısı yakıtın harici olarak yakılması ile sağlanır. Sanayi uygulamalarında bu işlem 600 °C - 1000 "C'de ve 18-100 Atm. basınç altında, nikel esaslı katalizör kullanılarak gerçekleştirilir.Ancak sülfür zehirlenmesini önlemek için nikelin sülfür ile temasının engellenmesi veya sülfür-resistant katalizör kullanılması gerekir. Hidrojen konsantrasyonunu artırmak için bileşik gazın (buhar ile CO reaksiyonu sonunda H2 ve CO2 elde edildiği) su gazı değişim reaksiyonuna girmesi gerekir. Su gazı reaksiyonu ise genellikle bir birine seri iki adyabatik değişim reaktörü tarafından gerçekleştirilir.
Standart nikel esaslı buhar yapılandırma katalizörleri metan ve metanol yapılandırması için uygundurlar

REFORMING

 CH4+H2O=3H2+CO (Sanayi uygulamalarinda sicaklik 880 C)

PROSESIN TAMAMLANMASI:

       CO+H2O=H2+CO2  (Prosesin son asamasinda Gaz fazinda hidrojen elde edilmis olur)

2-Hidrojenden elektrik elde edilmesi (Yakit Pilleri)

Bir yakit hucresi elektro-kimyasal olarak kimyasal enerjiyi elektrik elektrik enerjisine cevirir.Bununla birlikte disardan surekli yakit beslendiginde elektrik uretimini surdurebilen boyle bir sistem konvansiyonel guc uretim sistemi olarak degerlendirilebilmektedir.Yakit hucresi (Yakit Hidrojen) ve oksitleyicinin hava kimyasal enerjisini dogrudan dogrudan elektrik ve isi formunda kullanabilen enerjiye ceviren guc uretim elemanidir.Yakit hucreli araclar,yakit olarak cogunlukla hidrojen kullanildigindan yakit araca ya direkt hidrojen yada olarak veya baska bir aracta hidrojene donusturulen bir hidrojen tasiyicisiyla verilmektedir.Eger araca hidrojen direkt verilmek istenirse metal hidrid (isitildiginda icerdigi hidrojeni serbest birakan karma bir metaldir) gibi bir cok yol ile saklanip depolanabilmektedir. 

-Yakit pili sistemi sistemi elektrokimyasal bir cevrim duzenegidir.Bu duzenekler yakiti guce ceviren icten yanmali motorlara gore 2-3 kat daha fazla bir verime sahiptir.

-Bir yakit pilinin nihai urunleri elektrik enerjisi su ve isidir.

-Yakit olarak hidrojen kullanilmis ise emisyon olarak sadece su  ortaya cikar.

-Yakit pilinin anot bolumunden ana besleyici yakit olarak giren hidrojen,platin katalizorde elektron ve protonlarina (iyonlara) ayrisir.Hidrojen iyonlari membrandan geçerek katot bölmesinde oksijen ve elektronlarla birleşerek nihai ürün olarak suyu oluşturur.Membrandan geçemeyen elektronlar bir dış devre yardımıyla (bir elektrik motoru ya da diğer elektriksel yükler) anottan katota doğru geçer.Boylece bir hücre yardımıyla elektrik üretimi sağlanmış olur.Tek bir yakıt hücresinin gerilimi yaklaşık olarak 0,7 Volt'tur. Bu değer bir lamba ya da araba için oldukça düşük bir değerdir. Hücrelerin seri olarak birleştirilip yığınların oluşturulduğu durumlarda bu 0,7Vdeğeri,yığındaki seri bağlı hücre sayısıyla doğru orantılı olarak artacaktır.Yakıt pilleri, içten yanmalı motorlar ve aküler aynı genel amaca yönelik çalışırlar yani hepsi de enerjiyi bir formdan başka bir forma dönüştürürler.

İçten yanmalı motorlar, yakıtın havadaki oksijenle yakılarak kimyasal enerjinin tahliyesi sonucunda yüksek sıcaklıktaki patlamalar yüzünden gürültülü çalışırlar. Klasik olarak içten yanmalı motorlar, bir güç üretim tesisinde yakıtın kimyasal enerjisinin ısı enerjisine dönüştürülerek mekanik bir enerji üretimi ve elektriksel bir gücün eldesinde kullanılırlar.Yakıt pilleri ve aküler elektrokimyasal aygıtlar olup kimyasal enerjiyi direkt olarak elektrik enerjisine dönüştürürler. Bu yüzden verimleri daha yüksektir. İçten yanmalı motorlarda ise ısıl enerjinin mekanik enerjiye dönüşümü söz konusudur ve bu dönüşüm Carnot çevrimiyle sınırlı olduğundan verimleri daha düşüktür.Dünya üzerinde pek çok kişi tüm elektrikli taşıtların akülerle çalıştığı gibi yanlış bir varsayıma sahiptir. Oysaki gerçekte elektrikli bir taşıt ya akülerle ya da yakıt pilleri ile çalışmaktadır. Aküler ve yakıt pillerinin ortak yönleri ise; her ikisi de kimyasal enerjiyi yüksek bir verimde elektrik enerjisine

dönüştürürler ve hareketli parçalarının olmayışı sebebi ile minimum bakım masrafı gerektirmeleridir.

Elektrikli taşıtlarda depolama elemanı olarak şarj edilebilir aküler kullanılmaktadır. Yakıt pili ile çalışan elektrikli taşıtlarda ise yakıt, araç yakıt tankında harici olarak depolanırken gerekli olan hava ise atmosferden temin edilir. Bu tür uygulamalarda elektrokimyasal aygıtın akü mü yoksa yakıt pili mi olacağının seçimi uygulamanın özelliklerine bağlı olarak seçilmelidir.

Geniş ölçekli uygulamalarda yakıt pilleri akülere göre daha avantajlıdır. Örneğin; küçük hacimli boyutları sayesinde daha az yer kaplamaları, daha hafif olmaları,hızlı bir biçimde yakıt beslemesi yapabilmeleri ve uzun ömürlü olmaları bu tür uygulamalarda yakıt pillerini akülere göre daha avantajlı kılmaktadır. Yakıt pili ve elektrik motoru arasında bulunan güç elektroniği devresi, gerilim değerinin yükseltilmesi için doğru akım motorlarında DC/DC çeviriciye, Alternatif akım motorlarında ise DC/AC eviriciye ihtiyaç duyulur. Ayrıca kontrol için mikroişlemci/dijital sinyal işlemcisine, aşırı yükleme şartları ve rejeneratif frenleme için batarya depolama sistemine ihtiyaç duyulmaktadır.Polimer elektrolit plakalı yakıt pilleri (PEM),

yakıt pili ailesinin beş farklı üyesinden bir tanesidir.

Yakıt pillerini üç ana grup altında sınıflandırmak mümkündür. Bunlar; çalışma sıcaklığı, kullanılan elektrolit çeşidi ve kullanılan hidrojenin elde edilme şeklidir. 

Çalışma sıcaklığına göre yakıt pilleri;

a) Düşük çalışma sıcaklığında çalışan yakıt pilleri (25-100 C)

b) Orta çalışma sıcaklığında çalışan yakıt pilleri (100 -500 C)

c) Yüksek çalışma sıcaklığında çalışan yakıt pilleri (500 -1000 C)

d) Çok yüksek çalışma sıcaklığında çalışan yakıt pilleri (1000 C üzeri)

Kullanılan elektrolit çeşidine göre yakıt pilleri;

a) Sıvı elektrolitler

b) Erimiş elektrolitler

c) Katı elektrolitler

Kullanılan hidrojenin elde edilme şekline göre yakıt

pilleri;

a) Direkt sağlanan hidrojeni kullanan yakıt pilleri

b) Dolaylı olarak hidrojen sağlanan yakıt pilleri

b-1) Biyokimyasal gazlardan elde edilen hidrojeni o kullanan yakıt pilleri

b-2) Steam reforming yontemi ile elde edilen hidrojeni kullanan yakit pilleri olarak siniflandirilabilirler.

Basit Bir yakit pilinin bilesenleri.

Katot (+)

Anot (+) Su

Membran

Elektrolit

Hidrojen Katalizör

Oksijen ElektronlarProtonlar

 

3-Isi elde edilmesi

Sonuc olarak ozetleyecek olursak:yakit hucreli bir kombinin calisma prensibi soyle olacaktir:

Ana besleyici yakit olarak cihaza giren dogalgaz buhar ile yapilandirliarak katalizore girecektir.(Sanayi Steam reforming  uygulamalarinda dogalgaz min basinci 18 bardir).Bu noktada kombi cihazlarinda hidrojen eldesi icin basinc ne olacaktir?Cok daha dusuk bir basincta olacagi kesindir.Katalizorde (katalizore disardan isi verilir sanayi S.R bu sicaklik 600 C ile 1000 C arasindadir) kombi cihazinda bu sicakligin cok dah altinda olacagi aciktir.Katalizorden cikan d.gaz+buhar karisimi daha sonra ayristirmaya tabi tutulur.Ayrisma sonucu H2 ve CO2 meydana gelmekte ve hidrojen direkt olarak yakit piline sevk edilirken CO2 atmosfere birakilmaktadir.yakit pilnde elektrokimyasal enerji elektrik enerjisine cevrilirken ayni zamanda  isi olusacaktir.Bu noktada elde edilen elektrik evin elektrik enerji ihtiyaci icin kullanilirken.elde edilen isi enerjisi  esanjorde radyator kullanma  suyuna isisini aktararak evin isitma ihtiyaci gerceklestirilecektir.

BASARILAR 

 

Sahip olan firmalarin 50 yil sonra ihya olacagini dusundugum teknoloji. daha simdiden malzeme ve kimya bilimlerindeki gelismelerle cok basarili denemeler yapilmaktadir. insanoglu petrolden vazgecmek zorunda kaldiginda en onemli alternatif olacaktir. Vestel de bu konu üzerinde çalışıyormuş bir süredir ve anlattıklarına göre epeyce ilerletmişler bu işi haydi hayırlısı ...

Vermiş olduğunuz bilgiler için teşekkür ederim Bartrobel34.Bu sistemin dönüş suyu sıcaklığı 70 oC olarak  isteniyor.Bunun sebebi hidrojenin doğalgazdan ayrıştırılması için kullanılan su buharını elde etmek mi?Sistemde ikinci bir eşanjör mü olacak ve bu eşenjör su buharının eldesi için vakum altında mı tutulacak?Reaksiyon endotermik olduğu için haklısınız moleküller arasındaki bağları kırmak için ısı verilmesi gerekiyor o zaman kombide doğalgazın ayrıca oksijenle reaksiyona girmesi için bir yanma odası mı olacak?Nikel esaslı katalizör hakkında biraz bilgi verebilir misiniz, ayrışmayı kolaylaştırmak amacıyla mı kullanılıyor.Bu konularda beni aydınlatırsanız sevinirim.

Soru

1-dönüþ suyu sýcaklýðý 70 oC

Cevap-1 Sonuc itibari ile gerekli buhari elde etmek icin donus suyu sicakliginin yuksek olmasi gerekir.70 C olmasinin gerekliligide bundandir.

Soru

2-su buharýný elde etmek mi?

Cevap-2 kesinlilkle evet.Hidrojenin elde edilebilmesi Steam reforming in gerceklesebilmesi icin buhara ihtiyac vardir.Ancak kombi icinde elde edilecek buharin sicakligi sanayi uygulamalrindaki gibi cok yuksek degildir.

Soru

3-kombide doðalgazýn ayrýca oksijenle reaksiyona girmesi için bir yanma odasý mý olacak?

Cevap-3 Buharla birlikte radyant tup icine giren (radyant tup disardan isi verilerek sicakligi yukseltilir)  ayri giren dogalgaz radyant tup icinde karisir.Bu noktada Steam reforming yani buhar yapilandirmasi baslar.Sonuc itibari ile bir yanma odasina ihtiyac var ve bu yanma odasi katalizorun (paslanmaz celik Nikel ) bulundugu katalizordur.

Soru

4-Nikel esaslý katalizör hakkýnda biraz bilgi verebilir misiniz, ayrýþmayý kolaylaþtýrmak amacýyla mý kullanýlýyor.Bu konularda beni aydýnlatýrsanýz sevinirim

Cevap-5 Sonuc itibari ile Nikel paslanma ozelligini onleyen bir malzmemedir.Katalizorun surekli Buharla temasi dusunuldugunde radyant tup icinde yasanacak muhtemel oksidasyonun onune gecilecektir.Tek risk  sülfür zehirlenmesini önlemek için nikelin sülfür ile temasının engellenmesi veya sülfür-resistant katalizör kullanılması gerekmektedir.

BASARILAR

Vermiş olduğunuz bilgiler için tekrar teşekkür ederim  Bartrobel34.

Oncelikle nezaketinizden dolayi ben tesekkur ederim.Yukarda gozden kacirdigim bir sorunuzada bu vesile ile cevap yazmak istedim.

Katalizorun gorevi:

Hidrojen konsantrasyonunu artırmak için bileşik gazın (buhar ile CO reaksiyonu sonunda H2 ve CO₂ elde edildiği) su gazı değişim reaksiyonuna girmesi gerekir. Su gazı reaksiyonu ise genellikle bir birine seri iki adyabatik değişim reaktörü tarafından gerçekleştirilir.Bu seri bagli reaktorler nikel esasli katalizordur.

Kolay gelsin

Kisa bir sure sonra daha genis bilgiler aktarmaga calisacagim.

BASARILAR

Konutlarda uygulanan Hidrojen enerji sistemleri 5 uniteden meydana gelmektedir.

1-Yakit pili

2-Dogru akimi degisken akima ceviren degistirici.

3-Dogalgazdan Hidrojen ureten hidrojen jeneratoru

4-Yakit pilini acik havada oksijen ile besleyen hava ufleyici (vantilator)

5-Sicak su ureten isi esnajoru.

Sistemin Calisma Prensibi

Sistemin calismasi dogalgaz sebekesinden alinan ana besleyici yakit olan dogalgazin hidrojen jeneratorunde ayristirilmasi ile hidrojenin elde edilerek yakit piline gonderilmesi ile baslar.Hava ufleyicisi (Vantilator) yakit piline hava ufleyerek yakit pilindeki hidrojen ve oksijen birlesimi  kimyasal reaksiyon icin gerekli oksijeni saglar.Bunun neticesinde yakit pilinde elektrik saf su ve isi aciga cikar.Elektrik enerjisi konutun elektrik ihtiyacini karsiladigi gibi,aciga cikan isi konut icin gereklsi sicak suyun isitilmasinda kullanilir.Bu sistemler ulusal elektrik sebeksi ile paralel calisacak sekilde dizayn edilmistir.Asiri enerji talebinde yakit pilinin gucunun uzerine cikan elektrik enerjisi talebi mevcut elektrik sebekesinden karsilanir.Sistemin en buyuk avantaji ulusal sebekelerde meydana gelen elektrik kesintisi ve dalgalanmalardan etkilenmemesidir.Konutlarda Hidrojen enerjisi sistemleri uygulamada genellikle 1KW 2KW 5 KW 10 KW olarak uretilmektedir.

BASARILAR

  Bartrobel34 paylaşmış olduğunuz bilgiler için tekrar teşekkür ederim.Yakıt hücresinde kimyasal reaksiyon sonucu oluşan ısıyı su ürünü tamamen çekiyor mu?Yakıt hücresi adyabatik bir sistem olarak kabul edilebilir mi?Bu konuyla ilgili bir makalede su ürününün 80 oC'de yakıt hücresinden su ve su buharı olarak ayrıldığını okudum.Bu sıcaklıkta eğer faz değişimi olduysa su ürününü kısmi basıncı atmosfer basıncının altında mı oluyor.Yakıt hücresinin katot tarafından hava akımıyla ayrılan su buharı doğrudan eşanjöre mi gönderiliyor.Doğalgazdan hidrojen ayrımı için kullnılan su buharı katot destek kanalları vasıtasıyla dışarı atılan su mu?  Bartrobel34 size yöneltmiş olduğum bu soruları özel mesaj olarak göndermeyişimin sebebi sitedeki arkadaşların da sizin bilgi ve tecrübenizden faydalanmasını istememdir.Bu konuya göstermiş olduğunuz ilgi için tekrar teşekkür ederim benim için çok faydalı oldu.

Oncelikle tesekkurler.Ozelden degilde buradan yazmaniz dogru olandir.Zira herkesin yaralanmasinda fayda vardir.

Simdi;Yakit pilinde kimyasal reaksiyon sonucu elektrik enerjisi su ve isi olustuguna gore su urunu isiyi tamamen cekmiyor.Nedenine gelince hidrojenin direkt yanmasi sonucu zaten emisyon olarak aciga cikan sadece su urunu.Ancak yakit pilinde kimyasal reaksiyon soz konusu oldugundan Dolayisiyla olusan su urununun isisindan yararlanma yerine direkt yakit pili cesidine gore sicaklikta degistigine gore isi baska bir ceviri ile aktariliyor.Kisacasi aciga cikan isi esanjor ile konut isitma suyunun isitilmasinda saglaniyor.

Sistem kapali cevrim (Otto yada Carnot gibi) olmadigindan dolayisiyla adyabatik sistem degildir.yakit pili tamamen atmofere acik olmakla birlikte sadece muhfaza icindedir.

Urunun bir kismi su bauhari oldugundan kismi basincinda atmosfer basinci altinda olmasi zaten mumkun degildir.

Ilk yazilarimda yazdigim gibi kullanilan yakit pilinin cesidine gore reaksiyon sonucu aciga cikan sicaklik 600 ile 70 C civarinda.Dolayisiyla sistemde steam reforming icin (Buhar jeneratoru kisminda ) ilk hiderojen eldesi icin buhara ihtiyac var.Buda dogalgaz ile buharin karistigi reaksiyon tupunde (katalizor) baslangic ve surekli bir isi temini sozkonusu.Sonuc itibari ile buharin eldesi icin isiya isinin da eldesi icin yakita ihtiyac var.Dogalgaz ana besleyici yakit oldugu gibi ilk calistirmada baslangic safhasi icin gerekli olan buharin eldesindede yakit olarak kullanilmakta.

Ancak sistem devreye girdikten sonra (hidrojen ile Konut isitma  resmini inceledim) hidrojen eldesi icin gerekli buhar yakit pilinden elde edilen isi ile gerceklestirilmekte (Buhar S.R icin ayrilmakta ) sicak su kismi radyatorlere gonderilmektedir.Ancak yinede katalizorde surekli ancak cok dusuk nispette dogalgaz sarfiyati gorulmektedir.

TESEKKURLER    

Bartrobel34 bugün yakıt hücreli kombilerle ilgili bir sunumum vardı.Sizin de katkılarınızla sunumumu başarıyla verebildim.Size yardımlarınız için tekrar teşekkür ederim.

Bir nebze Katkimiz olduysa ne mutlu bizlere.Basarilanizin devamini temenni ederim.

Kolay Gelsin