Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçlar Nasıl Çalışır?
Hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar (FCEV’ler), elektrikli motorlarla çalışan taşıtlardır. Hidrojenin oksijenle temasa girdiği bir yakıt hücresi içerir. Sonucunda da elektrik enerjisi üretilir ve bu sayede aracın elektrik motoru çalışır.
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araç Nedir?
Hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar temiz ve sıfır emisyonlu bir sürüş deneyimi sunan yenilikçi birer modeldir. Hidrojen gazı ile çalışarak elektrik enerjisi üretir ve su buharı sayesinde çevre dostudur. Temelde hidrojen gazını oksijenle reaksiyona sokar ve bu temas ile birlikte elektrik enerjisi üretilir. Bu elektrik enerjisi, aracın tekerleklerini döndüren bir elektrik motorunu besler.
Hidrojenle Çalışan Araçların Çalışma Prensibi
Hidrojen yakıt hücreli araçların çalışma prensibi biraz karmaşık olabilmektedir. Gaz pedalına basılır ve bu sırada bir güç talebi gönderilir. Böylece enjektörler açılır ve hidrojen deposundan yakıt hücresine doğru bir hidrojen akışı başlatılır. Hidrojen, yakıt hücresine ulaştığında anot ve katot denilen iki düz plakaya doğru akmış olur. Hidrojen anot üzerine yönlendirilir ve aynı anda filtrelenmiş dış havadan oksijen katoda plakalara iletilir.
Hidrojen, oksijen ile reaksiyona girer ve elektrik enerjisi üretilir. Yakıt hücresi, bu reaksiyonun gerçekleşmesi için uygun bir ortam sağlar. Optimum ısı ve nemi koruyarak platin gibi katalizörler kullanır. Hidrojen gazı, katalizöre çarptığında protonu elektronundan ayırır. Hidrojenli araçlar ayrıca frenleme sırasında enerjiyi geri kazanma yeteneğine sahiptir.
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçların Temel Bileşenleri
Aşağıdaki bileşenler, hidrojen yakıt hücreli elektrikli aracın temel yapı taşıdır. Aracın çalışma prensibini, enerji dönüşümünü ve hareketini yönlendirir.
- Akü (Yardımcı): Araç aksesuarlarına güç sağlar ve aracın düşük voltajlı elektrik ihtiyaçlarını karşılar.
- Pil Takımı: Rejeneratif frenleme sırasında üretilen enerjiyi kenarda saklar. Ayrıca elektrikli çekiş motoruna ek güç sağlar. Pil takımı, aracın yüksek voltajlı enerji gereksinimlerini karşılamak için kullanılır.
- DC/DC Dönüştürücü: Elektrik enerjisinin farklı bileşenlere dağıtılmasını sağlar.
- Elektrikli Çekiş Motoru (FCEV): Rejenerasyon işlevini yerine getirerek frenleme sırasında enerjiyi geri kazanabilir. Bazı arabalar hem sürüş hem de rejenerasyon fonksiyonlarını gerçekleştirmek için motor jeneratörlerini aktif hale getirir.
- Yakıt Hücresi Yığını: Bu bileşen, elektrik üretmek için oksijen ile hidrojenin kimyasal reaksiyonunu gerçekleştirir. Ayrı membran elektrotlarının bir araya gelmesiyle oluşur. Bu reaksiyon sonucunda üretilen elektrik enerjisi aracın gücünü besler.
- Yakıt Doldurucu: Yakıt deposunu doldurmak için kullanılan bir meme, bir yakıt dağıtıcısından gelir. Bu meme, aracın yakıt deposuna takılarak hidrojenin tanka dolumunu sağlar.
- Yakıt Deposu (Hidrojen): Gazın depolanması için gereklidir.
- Güç Elektroniği Denetleyicisi (FCEV): Elektrik enerjisinin akışını yakıt hücresi ve çekiş aküsü tarafından sağlar. Aynı zamanda elektrikli çekiş motorunun hızını ve bundan üretilen torku da kontrol eder.
- Termal Sistem (Soğutma) – (FCEV): Bu sistem, mekanizmaların uygun çalışma sıcaklığını muhafaza ederek yakıt hücresi, elektrik motoru ve güç elektroniği gibi bileşenleri içerir. Isı ve nem kontrolünü sağlar.
- Şanzıman (Elektrikli): Aracın hareketini kontrol eder ve hızını düzenler.
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçların Avantajları
Hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçların sahip olduğu avantajlar şu şekilde sıralanabilir:
- Sıfır Emisyon: Bu araçların ürettiği tek şey su buharı olması sebebiyle çevreyi kirletmezler.
- Hızlı Dolum: Hidrojen yakıt ikmali, hızlı bir dolum süresine sahiptir, kullanıcıların kısa sürede araçlarını doldurarak yolculuklarına devam etmelerini sağlar.
- Uzun Menzil: Hidrojen yakıt hücreli araçlar, genellikle uzun menzile sahiptir, uzun mesafe seyahatlerine uygundur.
- Rejeneratif Fren Sistemi: Hidrojenli araçlar, frenleme sırasında enerjiyi geri kazanabilir, bu da aracın daha verimli çalışmasını sağlar.
Hidrojen Yakıt Hücreli Elektrikli Araçların Dezavantajları
Bu araçların getirdiği potansiyel dezavantajlar aşağıdaki gibidir.
- Yüksek Maliyet: Hidrojen üretimi ve depolama maliyetleri yüksektir, bu da araçların maliyetini artırır.
- Dolum İstasyonları Eksikliği: Hidrojen dolum istasyonları sınırlıdır ve kullanıcılar için erişim sorunu yaratabilir.
- Enerji Kaynakları ve Sera Gazları: Hidrojen üretimi için kullanılan enerji kaynakları sera gazlarının yayılmasına neden olabilir.
- Depolama Zorluğu: Hidrojen gazının depolanması ve kaçaklarının önlenmesi zor olabilir.
- Ağırlık Sorunu: Hidrojen depolama tankları ağırdır, bu da aracın ağırlığını artırarak performansı etkileyebilir.