Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçlar hakkında genel açıklama, çalışma prensibi ve yakıta ulaşım gibi birçok açıdan bilgi vereceğiz
Benzinden tamamen elektrikli ulaşım yolculuklarına geçişe bir örnek, hidrojenle çalışan araçlardır. Elektrik gücünün kendisine atılan her türlü zorluğun üstesinden gelmeye hazır olduğunu gösteriyor. Adları, elektrik üretmenin çok yönlü ve ölçeklenebilir bir yolunu ifade eder. Böylece bir Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araç, şu anda motorla çalışan herhangi bir araç olabilir. Bu nedenle, 2021 Toyota Mirai gibi sportif ve lüks bir sedan şeklini alıp almadığına bakılmaksızın, bir FCEV, ulaşımın elektrifikasyonunda şu anda sürmekte olan bir paradigma değişiminin parçası.
Bu araçlar, uzun menzilli, kullanışlı, sıfır emisyonlu tamamen elektrikli mobiliteyi sağlamak için çok çeşitli sektörlerden ileri teknolojilerle birleşiyor. FCEV’ler, Pilli Elektrikli Araçların (BEV’ler) bazı sınırlayıcı faktörlerinin üstesinden gelebilen sıfır emisyonlu araçlar için doğal bir evrimsel yol izliyor. FCEV’ler, şarj istasyonlarına kolay erişimi olmayan kişilere sıfır emisyonlu kişisel ulaşım imkanı sunma potansiyeline sahiptir. Belki de en önemlisi, yalnızca pillere dayanan elektrikli araçlara kıyasla binek araçlardan ağır hizmet taşımacılığına ölçeklendirmek daha kolaydır.
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araç Nedir?
Özünde, bir FCEV, bir elektrokimyasal reaksiyon yoluyla kendi elektriğini üreten bir elektrikli araçtır. Bir Hidrojen Yakıt Hücresi yığını kullanan araç, su oluşturmak için saf Hidrojen ve Oksijeni bir zar boyunca birleştirir. Bu süreç boyunca, elektrokimyasal reaksiyon olarak bilinen şeyle bir elektrik akımı üretirler. Veya Norman Chan’ın yakın zamanda söylediği gibi, “Arabada bir bilim laboratuvarı var.”
Neyse ki tüketiciler için bu bilim laboratuvarı çok düzenli ve genellikle kaputun altına sığıyor. Bu, aracın geri kalanını tasarımcıların ve mühendislerin yorumlarına bıraktı ve bunlar haritanın her yerindeydi. Klasik araçlardan yarış arabalarına kadar, yakıt hücrelerinde birçok şekil ve boyutta elektrikli araçlar vardır. Ancak BEV’lerin aksine, onlara güç sağlamak için gereken yakıta ulaşmak o kadar kolay değil. 2019 yılı verilerine göre Japonya 113 istasyonla liderliğini korumaktadır. Onu 81 istasyonla Almanya ve 64 istasyonla ABD izlemektedir. Ayrıca operasyondaki istasyon sayısı Kore’de 20, Japonya’da 13 ve Almanya’da 12 tane bulunmaktadır.
Bu yakıt istasyonları ağı, Toyota gibi üreticilerin ilk nesil FCEV’lerinin piyasaya sürülmesine yardımcı oldu. Son on yılda, bu istasyon unsurları bir araya geldi. Ve ayrıca gelişmekte olan endüstrinin ilk kez araçları yola çıkarmasını ve halk tarafından sürülmesini sağladı.
Bir Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araç; Toyota Mirai
Toyota 2021 yılı içerisinde Mirai’nin ikinci neslini piyasaya sürdü. Arkadan çekişli, oldukça simetrik ve dengeli bir iç yerleşim düzenine sahiptir. Ayrıca sürtünmeyi en aza indirmeye odaklanan sportif görsel çizgilerle lüks bir görünümdedir. Bu tasarım ile hızlı tepki veren tamamen elektrikli bir sürüş deneyimi sunar. Araç, XLE sınıfı için EPA tarafından tahmin edilen 644 km menzili ve yaklaşık beş dakikalık yakıt ikmali süresine sahiptir. Bunun ile birlikte hidrojenin pratik tarafını da göstermektedir. Tasarıma tavizsiz bağlılığı, gelişmiş teknoloji özelliklerini ve heyecan verici bir sürüş deneyimini bir araya getiren 2021 Mirai, FCEV’leri yeni sınırlara taşımanın yolunu açıyor.
FCEV’nin sonuçlarını anlamak için hidrojenin tam olarak ne olduğuna biraz daha derine dalmak önemlidir. Chan, “Hidrojen her yerde, güneşi yönetiyor” diyor. Evrendeki en yaygın element olarak Periyodik Elementler Tablosunda bir numara olma özelliğini taşımaktadır. Eve biraz daha yakın, oksijen ve silikondan sonra dünya yüzeyinde en yaygın üçüncü elementtir. Ayrıca insanlar buna bağlı olarak çok sayıda uygulama bulmuşlardır. Hidrojen, kimyasal üretim tesislerinde, petrol rafinerilerinde, çelik üretiminde, gıda işleme tesislerinde ve diğer birçok proseste kullanılır. Ortam atmosferinden daha hafiftir ve doğada asla saf haliyle bulunmaz. Çünkü gerçekten diğer elementlerle bağ kurmak ister. Bu kalite, onu rafine etme ve saflaştırma prosesleri için faydalı kılar. Aynı zamanda bir yakıt hücresindeki elektrokimyasal reaksiyonu mümkün kılan şeydir.
FCEV’lerle İlgili En Yaygın Yanılgı
Bunlardan biri, elektrikli otomobillerle rekabet ettikleri ve pazar hakimiyeti için tüm savaşı kazanan taraf olmalarıdır. Bu gerçekten mümkün değil çünkü bir hidrojen yakıt hücreli araç elektrikli bir arabadır. BEV’ler gibi, güç sağlayan pilleri ve kapasitörleri vardır. Ancak bunlar çok daha küçüktür, çünkü bir hidrojen yakıt hücresi tarafından sürekli olarak şarj edilirler. Hangi soruyu soruyor, hidrojen yakıt hücresi ile kaputun altında neler oluyor?
Toyota’daki Yakıt Hücresi Entegrasyon grubunun Kıdemli Mühendislik Müdürü Jackie Birdsall’a göre, “Bu elektrokimyasal bir reaksiyon, yani yanma olmuyor. Piston yok, sıkıştırma odası yok… Talep üzerine elektrik üreten kimyasal bir reaksiyon.”
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçların Çalışma Prensibi
Bir FCEV’de, gaz pedalına basıldığında bir güç talebi gönderir. Bu enjektörleri açar ve hidrojen deposundan yakıt hücresine doğru akar. Bir kez orada, anot ve katot adı verilen iki düz plakanın bir tarafına akar. Hidrojen anot üzerine akar ve filtrelenmiş dış havadan oksijen katoda plakaların karşı tarafına akar. Hidrojenin en önemli özelliklerinden biri, diğer elementlerle bağ kurmak istemesidir. Bu nedenle yakıt hücresinin diğer tarafında oksijeni gördüğünde su oluşturmak ister. Yakıt hücresi bunun gerçekleşmesi için doğru ortamı sağlar. İdeal ısı ve nemi korur ve katalizör olarak platin kullanır. Hidrojen o katalizöre çarpar ve aktive olur, yani protonu elektronundan ayrılır.
Anot ve katot arasında, elektronları tutarken protonların akmasına izin veren Proton Değişim Membranı adı verilen bir zar vardır. Hidrojenden gelen protonlar bu zardan katot tarafına akar. Ve elektronlar onlarla tekrar buluşmak için bir yol arar. PEM’in katot tarafında, hidrojenden gelen protonlar platin katalizörü ile reaksiyona girerek O₂ moleküllerinin dış havadan indirgenmesini sağlar.
Bu arada yakıt hücresi, hidrojenden gelen elektronların akması için iletken bir yol sağlar. Böylece zar etrafındaki bu yolu izlerler ve protonları ve oksijenle buluşarak suyu oluştururlar. Açığa çıkan su egzoz borusundan dışarı çıkar. Bu elektron akışından yeterli miktarda oluştuğunda, kullanılabilir bir elektrik akımı vardır. Ayrıca bu akım, voltajını yükseltmek için bir yükseltici dönüştürücüden geçer. Mirai söz konusu olduğunda, voltaj, Hybrid Synergy Drive bileşenlerinin geri kalanında kullanılan seviyeyle eşleşir. Ve bu, diğer elektrikli araçlarda bulunan aynı tip motorları doğrudan çalıştırır.
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçların Geleceği
Hidrojenin her yerde bulunması, istikrarı ve esnekliği, gelecekte ulaşımımızı nasıl güçlendireceğimize dair herhangi bir tartışmada onun için güçlü bir argüman oluşturmak için bir araya geliyor. Bunun nasıl olacağına dair birçok teori mevcut. Ancak yine de insanlar bir şeyi gerçekten yaptıklarında ve başkaları tarafından yapıldığını gördüklerinde bu teoriler fikirlerden gerçeğe dönüşür. FCEV’ler için bu değişim 2021 Toyota Mirai’dir. Bugün yollarda, inovasyon ve adaptasyon ile tamamen elektrikli araçların onlardan istediğimiz her şey olabileceğini gösteriyorlar.
