ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

1-      DENEYİN ADI: ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

2-      İSTENLİLENLER :

Yakıt pili bileşenleri ve bu bileşenlerin üretim yöntemleri nelerdir?

Birçok birim yakıt hücresi için kritik aşama üç fazlı ara yüzey olarak adlandırılan, genelde mikroskobik olan bölgedir. Bu bölgelerde elektrotlar, elektrolit ile temas halinde bulunur ve elektrokimyasal reaksiyonlar gerçekleşir. Bir bölge ya da alanın aktif olabilmesi için tepkimeye girecek maddelere açık olması, elektrot ile elektriksel, elektrolit ile iyonik bir temasının bulunması ve reaksiyonun arzu edilen hıza erişebilmesi için elektro katalizör ihtiva etmesi gerekir. Bu bölgelerin yoğunluğu ve bu ara yüzlerin yapısı hem katı elektrolitli hem de sıvı elektrolitli yakıt pilleri için elektrokimyasal performans da kritik rol oynar.

-          Sıvı elektrolitli yakıt pillerinde, reaksiyona girecek gazlar ince bir elektrolit film tabakası içerisinden geçerek kendi elektrot yüzeyleri ile elektrokimyasal tepkimeye girerler. Gazların içinden geçtikleri elektrolit, gözenekli elektrotun bazı bölümlerini nemlendirir. Eğer gözenekli elektrot aşırı miktarda elektrolit içerirse, elektrot taşması adı verilen olay yaşanır ve gazların iletimi sınırlanır. Sonuçta elektrotun kimyasal performansında azalma ortaya çıkar. Bu sebeple elektrot, elektrolit ve gaz fazları arasındaki çok hassas dengenin sürdürülebilirliği sağlanmalıdır.

-          Katı elektrolitli yakıt pillerinde çözülmesi gereken sorun ise fazlaca sayıda katalizör içeren bölgenin elektrot ve elektrolit ile sırasıyla elektriksel ve iyonik olarak bağlı olarak ara yüz içerisine yerleştirilmesi ve bu bölgenin tepkimeye girecek gazlara verimli bir şekilde açık olması gelmektedir. En başarılı katı elektrolitli yakıt pillerinde, yüksek performanslı bir ara yüzey, katalizör yakınındaki bölgeye yerleştirilen ve karışık iletkenliğe sahip elektrot kullanımını gerektirmektedir.

Yakıt pili elemanlarının elektrokimyasal reaksiyonları kolaylaştırmaya ek olarak başka kritik fonksiyonları da bulunmaktadır. Örnek olarak, elektrolit yalnızca çözünmüş tepkimeye giren maddeleri elektrotlar arasında taşımaz. Ayrıca hücre elektrik devresini elektrotlar arasında iyonik yükü ileterek tamamlar. Ayrıca elektrolit yakıt ve oksitleyici gaz akımlarının direkt karışmasını önleyen bir fiziksel bariyer oluşturur.

Yakıt pillerindeki gözenekli elektrotun elektrokimyasal reaksiyon için yüzey oluşturma fonksiyonu dışındaki diğer görevleri aşağıdaki gibidir:

1)      Elektronları üç fazlı ara yüzeye ya da üç fazlı ara yüzeyden anında iletmeli, akım toplama ve dağıtımını yerine getirmelidir.

2)      Reaksiyona girecek gazların tüm hücre içerisine eşit olarak dağılımını sağlamalıdır.

3)      Reaksiyon ürünlerini çok verimli bir şekilde uzaklaştırmalıdır.

Sonuç olarak elektrotlar gözenekli yapıda ve elektriksel olarak iletken malzemeden imal edilirler. Düşük sıcaklıklarda sadece birkaç pahalı ve nadir bulunan malzeme yeterli elektro kataliz aktivitesini sağladığından katalizörler ara yüzeye düşük miktarlarda konulur. Yüksek sıcaklık yakıt pillerinde ise elektrot malzemesi genelde aktivite için yeterli olmaktadır.

Yakıt pili bileşenleri üretim yöntemleri;

Ø  Plazma Sprey Yöntemi,

Ø  Ekran Baskı Yöntemi (Screen printing),

Ø  Kimyasal Buhar Çöktürme Yöntemi,

Ø  Elektrokimyasal Buhar Çöktürme Yöntemi,

Ø  Sol-Jel Yöntemi,

Ø  Tape Casting (şerit döküm) Yöntemi.

Güneş pilinin kullanım alanları nelerdir, güneş pilinde yaşanan sorunlar ve çözüm önerileri nelerdir?

Güneş pilleri elektrik üretimi için kullanılır. Güneş pilleri ile elektrik şebekesinden uzak yerlerde elektrik üretme imkânından yanı sıra elektrik şebekelerine elektrik üretip satma imkânı sunmaktadır. Yenilenebilir enerjiler daha çok önem kazanmıştır. Belgeli yenilenebilir enerji üreticileri, çeşitli Avrupa Birliği ülkelerinde de uygulanmaktadır. Güneş pilleri kullanımı aynı zamanda uzun vadeli yatırım demektir. Genelde güneş pilleri 25 yıl içinde verimliğinden sadece % 20 kaybetmektedir, CIS modüllerinde ise 10-15 yıldır. Buna dair üreticiler garanti vermektedir. Güneş pillerine yaptığınız yatırım işlemine göre kısa süre içinde sizlere yaptığınız yatırımı geri dönüştürecek ve para kazandıracaktır. Yani Elektrik şebekesi olmayan yerlerde, dizel jeneratör yerine güneş pilleri kullanılması durumunda, sistem kendini 3 senede amorti eder. Hayat boyu bedava elektrik üretir.

• GSM santralleri, radyo ve TV istasyonları
• Askeri amaçlı enerji gereksinimleri
• Yatlar, deniz fenerleri
• Billboard aydınlatılması
• Sokak ve otobüs duraklarının aydınlatılması
• Park ve bahçe aydınlatmaları
• Çiftlik evleri Villalar, konutlar, siteler
• Orman gözetleme kuleleri
• Tüm turistik işletmeler
• Soğutma sistemlerinde

Güneş pilinde yaşanan sorunlar:

Ø  Güneş enerjisi kesintili bir enerji kaynağıdır.

Ø  Bu nedenle dağıtım sistemlerindeki planlamalarda güçlükler yaşanmaktadır.

Ø  Küçük güçlü sistemlerde ise yapılması gereken işlemler (mahsuplaşma) dağıtım şirketleri açısından maliyeti artırmaktadır.

Ø  Pahalılığı ve dağıtımındaki bu tür teknik zorluklar nedeniyle güneş elektriğin desteklenmesi kaçınılmazdır.

Çözüm Önerileri

Tüm bu sorunların çözümünde ayrıntılı çalışmaların yapılması gerektiği kaçınılmazdır. Güneş pilinin çalışması ile ilgili sorunlar ilgili Ar-Ge çalışmaları yapılmalıdır. Maliyetle ilgili problemler ise, güneş pillerinin kullanımının yaygınlaşmasıyla aşılacak sorunlardır.

3-      KAYNAKÇA:

Ø  http://www.gunes-pili.com/tr/teknoloji/guenes-pili/191-gunes-pili-nedir.html

Ø  http://elektroteknoloji.com/Elektrik_Elektronik/Teknik_Yazilar/GUNES_PiLLERi_KULLANiM_ALANLARi.html

Ø  “Katı oksit yakıt pillerinde anot malzemesi tasarımı”, Tasarım Uygulamaları Projesi, İstanbul, 2011