AŞIRI MAGAZİNLEŞEN BİR KONU: HİDROJEN

Hidrojen (H2), 1766 yılında Cavendish tarafından keşfedilmiş; 1788 yılında Lavosier tarafından ‘suyun temel yapı taşı/geni’ olma özelliğini karşılayacak şekilde  Hydro-gen diye isimlendirilmiştir. İlk elektroliz (sudan hidrojen üretmek), 1800 yılında Nicholson ve Carlisle tarafından gerçekleştirilmiş; ilk yakıt pili (hidrojenden elektrik üretmek) 1845 yılında Groove tarafından tasarlanıp çalıştırılmıştır.

Güç üretimi çalışmalarının çok önceden başlayıp 1769 yılında James Watt’ın ‘buhar pompası’ ile bir dönüşüm yaşandığını, ancak asıl "buhar makine"sinin 1831’de Faraday’ın elektrik indüksüyonunun keşfi ile başladığını anımsadığımızda, hidrojenin de ancak elektrik enerjisi elde etme çalışmaları ile birlikte anlamlandırıldığını daha iyi kavrayabiliyoruz.

Öte yandan; hidrojenin kendisi de bir ikincil enerjidir ve üretimi tüm enerji dönüşümleri gibi çevre üzerinde bir etki bırakır. Hidrojenin, bir başka ikincil enerjiye dönüştürülmeksizin, doğrudan kullanımı bir süre ‘Zeplin’lerle hava taşımacılığı yapılması şeklinde olmuştur. Hidrojenden elektrik enerjisi üretilmesi düşüncesi uzay çalışmaları ile birlikte gelişmiş ve kullanılmıştır.

1973 OPEC Petrol Ambargosu; ‘enerji verimliliği’ ve ‘yenilenebilir enerji’ ile birlikte, hidrojenin yenilenebilir enerjiden elde edilip elektriğe veya ısıl enerjiye dönüştürülmesi tasarılarını yeniden gündeme getirmiştir. Aslında; yenilenebilir enerji ile hidrojen üretme fikri, 1924 yılında İngiliz bilim insanı Haldane’e aittir.

Hidrojenden elektrik üretiminin ilk uygulamalarından bir bölümü uzay yolculuklarında 2000 W mertebelerinde gerçekleştirilmiştir. Hidrojen üretiminin ve güneş enerjisi ile bütünleştirilmesinin ekonomik kısmı ise  1975 yılında Bockris tarafından yapılmıştır.

1970’li yıllarda, tasarlanan yenilenebilir/fosil kaynak-hidrojen-elektrik/ısıtma üçgeni üzerinde çalışmalar sürmektedir. Uygulamanın yapılacağı sektörlerdeki karar vericiler ise temkinli yaklaşmaktalar.

Yanma, Akışkanlar Mekaniği ve Malzeme bilimleri açısından bakıldığında;  hidrojen üretimi ve üretilen hidrojenin elektriğe dönüştürülmesi için,  elektrolizer ve yakıt pili cihazlarının verimlerinin ve ömürlerinin artırılması, hidrojen yanmasının iyileştirilmesi, hidrojen güvenliğinin sağlanması, nakledilmesinin ucuzlatılması, biyokütleden elde edilen gazdan hidrojenin ayrıştırılmasının ucuzlaştırılması, karbon tutumunun ve enerji depolamanın geliştirilmesi gerekmektedir. Bir diğer sorun da, hidrojenin kaynağının yer küredeki eksikliğini gittikçe daha fazla hissettiğimiz can damarımız (su) olması. Bu nedenlerle olsa gerek; IEA’nın aşağıdaki grafiğinde (World Energy Outlook, 2022) hidrojen öngörüsü yok denecek kadar azdır.

Termodinamik açıdan düşünüldüğünde ise birincil bir kaynaktan ikincil enerji kaynağı üretip, sonra bir başka ikincil kaynağa dönüştürmek tüm yasalara göre daha verimsizdir.