4. Proton Değişim Membranlı Yakıt Pili (PEMFC)
PEMFC’ler 1960’ların başında General Electric tarafından icat edilmiştir.Katı polimer elektrolitli yakıt hücresi olarak ta adlandırılır.Bu tip yakıt hücrelerinde proton(hidrojen iyonu) geçirebilen membranlar kullanılmaktadır.
PEM yakıt pili,platin ile kaplanmış iki elektrotun arasına preslenmiş perflorlu sülfönik asit polimerler gibi proton ileten bir katı elektrolitten oluşur.Buradaki elektrolit anot ile katot arasında bir gaz sütunu oluşturarak anottan katoda doğru hidrojen iyonlarının taşınmasını sağlar.Polimer elektrolite gaz elektrotlarda bulunan gaz difüzyon kanalcıklarından oluşur.Aynı zamanda bu kanallar elektrik akımını toplama görevini de üstlenir.PEM’lerin çalışma sıcaklığı 80-90 ºC gibi çok düşük sıcaklıklarda ve çalışma basınçları da 1-8 atm basınç arasındadır.Bu tip yakıt hücreleri belli bir nem oranında hidrojen ve oksijen ile çalışabilmektedir.
PEM’ler 350 mW/cm² gibi yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir ve şu anda ticari olarak 100-500 W güç aralığında elde edilebilir durumdadırlar.Yatırım maliyetleri de 5000-13000 $ arasında değişmektedir.Membran ve katalizör maliyetlerindeki düşüş ile ve seri üretime geçilmesi durumunda bu maliyetler 10-20 kat aşağıya inebilecektir.
Yüksek güç yoğunluğu,hızlı ve çabuk marş yapabilme ve değişken güç çıkışına uygun olması PEM’lerin ulaşım alanında kullanılabilmesini uygun kılmaktadır.
[ATTACH=full]121185[/ATTACH]
PEM Yakıt Hücresinin Çalışma Şekli
[ATTACH=full]121192[/ATTACH]
Bir PEM Yığını(Stack)
[ATTACH=full]121191[/ATTACH]
Bir Membran Yığın İçine Yerleştirilirken
[ATTACH=full]121190[/ATTACH]
Proton Değişim Membranlı yakıt pili şematik gösterimi
PEM) Yakıt hücresi çalışma mekanizması suyun elektrolizinin tam tersidir. Yakıt
hücresi için reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir.
[ATTACH=full]121186[/ATTACH]
Bu reaksiyon sonucunda elektrik, su ve bir miktar ısı açığa çıkar. Açığa çıkan bu ısı
miktarı evsel veya herhangi bir uygulama için kullanılarak yakıt hücresinden elde edilen
toplam verim arttırılabilir.
5.Eriyik Karbonatlı Yakıt Pili(MCFC)
MCFC’ler 600-650 ºC sıcaklıkta çalışır ve son dönemlerde geliştirilen ikinci jenerasyon yakıt pillerindendir.Anotta CO2’ce zengin gaz ürün ve H2O üretimi sağlanır, CO2 katota giren hava ile karıştırılmak üzere gönderilir.
MCFC işletim sıcaklığı yüksek olması nedeniyle değerli atık ısı,proses ısısı ve kojenarasyon amaçlı olarak kullanılabilir.En önemli avantajları hücre içindeki kendi atık ısısı desülfürizasyondan geçmiş metanın anot odasında hidrojene dönüştürülmesi için doğrudan kullanılabilmektedir.MCFC’ler için hedeflenen yatırım maliyeti 1000 $/kW seviyesindedir.
Eriyik Karbonatlı Yakıt Pili Şematik Gösterimi
Yakıt Hücrelerinin Karşılaştırılması
[ATTACH=full]121187[/ATTACH]
Yakıt hücreleri ürettikleri ısı, kullandıkları elektrolit, ürettikleri güç gibi verilerle karşılaştırılabilirler. Aşağıdaki tabloda yukarıda anlatılan 5 adet yakıt pilinin özellikleri karşılaştırılmıştır.
Aşağıdaki grafikte PEM ile SOFC yakıt pillerinin,buhar türbini,seramik gaz türbini ve dizel yakıt ile elektrik üretimi koşullarında karşılaştırılması yapılmıştır.
[ATTACH=full]121188[/ATTACH]
Gelecekteki Elektrik Santrallerinin Verim Oranları
Aşağıdaki tabloda ise 3 farlı yakıt tipine sahip otomobillerin verim oranları karşılaştırmalı olarak verilmiştir.
[ATTACH=full]121189[/ATTACH]
Otto, Diesel ve Yakıt Hücreli Araçların Verim Karşılaştırması
