Polimer elektrolit membranlı yakıt pilleri otomobillerdeki uygulamaları ve üretimi

Abstract

ÖZET Anahtar kelimeler: Yakıt Pili, Membran, Polimer, Katı Elektrolit Yakıt Pilleri, temiz, verimli ve yakıt türüne karşı oldukça esnek bir enerji dönüştürücülerdir. Yakıttaki kimyasal enerjiyi direkt olarak elektrik enerjisine yüksek verimle dönüştürürler. Yakıt olarak; hidrojen, etanol, metanol gibi yenilenebilir yakıtlar olabileceği gibi, doğal gaz, LPG, petrol türevleri, sıvı propan ve gazlaştınlmış kömür gibi fosil yakıtlar da kullanılmaktadır. Çevre kirliliğine ve gürültüye neden olmaması, hareketli parça içermemesi yakıt pilinin başlıca avantajları arasında gelir. Yakıt pili basitçe, anot ve katot elektrot ve bunların arasına yerleştirilmiş elektrolitten meydana gelir. Tipik bir yakıt pilinde; hidrojen anot tarafindan, oksijen/hava da katot tarafından sürekli olarak beslenmekte ve bunun neticesinde ürün olarak elektrik enerjisi, su buharı ve ısı açığa çıkmaktadır. Yakıt pilleri kullanılan elektrolitin türüne göre; alkali, fosforik asit, katı oksitli, erimiş karbonatlı, polimer elektrolit (PEMYP) ve doğrudan metanol yakıt pili (DMYP) olarak başlıca altı grupta toplanmaktadır. PEMYP ve DMYP 'de kullanılan elektrolitler birbirine benzer fekat kullanılan yakıt sebebiyle ayrılırlar. Yakıt pilleri taşıtlar, uzay araçları, deniz araçları, elektrik ve ısı üretim tesisleri gibi askeri ve sivil kurumlarda geniş kullanım alanına sahiptir. PEMYP ve DMYP özellikle ulaşım uygulamalarında, klasik içten yanmalı motorlara nazaran daha verimli ve daha çevreci olarak kullanılmaktadır. Gelişen teknoloji temiz bir çevre ihtiyacının önemini de beraberinde getirmekte, hem verimli hem de çevreyi daha az kirleten güç kaynaklarına doğru yönelmektedir. Bu da yakıt pillerinin ileride içten yanmalı motorların yerini alacağını göstermektedir. Bunun yanında, özellikle otomobil uygulamalarında sistemin rekabet edebilmesi için, parçalarının ucuz, imalat yöntemlerinin kolay, hacim ve ağırlığının küçük, yakıt depolama sistemlerinin güvenli ve ucuz olması gerekmektedir. Günümüzde birçok ticari kuruluş ve araştırma merkezleri, bu konularda çok sayıda çalışmalar yapmaktadır. XIV

POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE FUEL CELLS- APPLICATIONS ON AUTOMOBILES and PRODUCTION SUMMARY Key words : Fuel Cell, Membrane, Polymer, Solid Electrolyte Fuel cells; as being clean, long-life and flexible to the type of fuel, are energy converters. They convert the chemical energy in a fuel to electric energy directly in high levels. Hydrogen, ethanol, methanol, etc. (renewable fuells), naturel gas, LPG, petroleum, liquid propan and gasified coal (fossil fuels) are used as fuel. Most important advantages of fuel cells are those; they don't cause environmental pollution and high levels of voice, they have stable parts. A fuel cell is made up an anode and cathode electrode and electrolyte between these two parts. In a typical fuel cell; hydrogen supplied from anode side, oxygen/air supplied from cathode side and as a result electric energy, vaporing water and heat occur output. Fuel cells according to the electrolytes used consist of six groups; Alkaline, phosphoric acid, solid oxide, molten carbonate, polymer electrolyte (PEMFC) and direct methanol fuel cell (DMFC). The electrolytes used in PEMFC and DMFC are similar to each other but different because of the fuel used. Fuel cells are widely used in a cars, space vehicles, sea vehicles, electric and heat supplying centers (they can be used for military purposes). PEMFC and DMFC are used especially in transportation applications more effective and environmental based than classical internal combustion engines. As the technology develops the importance of a clean environment increases and the society needs more effective and environmental based power plants. This shows us that in the future fuel cells are going to be used instead of internal combustion engines. By the way, in order for the system to be competitive especially in automobile applications, cheap parts, easy ways of production, small volume and weight, cheap and confident fuel tanking systems are necessary. Nowadays, lost of trade and research/development centers make studies on this subject. XV