Bu makale Manoz Kumar TM – Küresel Teslimat Başkanı (Ulaşım Tasarımı ve Mühendisliği), Tata Elxsi tarafından yazılmıştır.
Yakıt hücrelerine giriş – A yakıt hücresi herhangi bir ara enerji dönüşümüne ihtiyaç duymadan sürekli olarak elektrik üreten elektrokimyasal bir cihazdır. Hidrojen yakıt hücreleri pil gibi çalışır, ancak yakıt olarak H2 ve O2 verildiğinde elektrik ürettikleri için şarj edilmeleri gerekmez.
Bir yakıt hücresi, bir elektrolit etrafına sıkıştırılmış bir negatif elektrot (anot) ve bir pozitif elektrottan (katot) oluşur. Hidrojen anoda ve hava katoda beslenir. Bir hidrojen yakıt hücresinde, anottaki bir katalizör, hidrojen moleküllerini protonlara ve elektronlara ayırır, elektronlar bir dış devreden geçerek bir elektrik akımı oluşturur. Protonlar elektrolit yoluyla katoda göç eder ve burada su ve ısı üretmek için oksijen ve elektronlarla birleşirler.
Yakıt pili teknolojisi, havacılık uygulamaları ve enerji sektöründe uzun süredir kullanıldığı için yeni bir teknoloji değildir. Ancak bu teknolojinin otomotiv sektöründe benimsenmesi yavaş olmuştur. OEM’lerin karbon nötr hale gelme ihtiyacı nedeniyle, birçok şirket Kanada, Japonya ve ABD gibi pazarlarda üretime hazır araçlar piyasaya sürdüğü için bu teknolojide ilerleme kaydediliyor.
Pazar beklentileri ve ilgili zorluklar
Piyasadan beklenti, ICE araçları gibi yakıt ikmali/şarjı için minimum bekleme süresi olan veya hiç bekleme süresi olmayan güvenli, yeşil, sürdürülebilir ve güvenilir araçlara sahip olmaktır. Ancak mevcut teknoloji bu ihtiyaçları karşılamak için yeterli değildir. Zorluklar arasında yeterli altyapı eksikliği (yakıt istasyonları), daha yeşil mobiliteye geçme çabalarını boşa çıkaran ve yenilenebilir kaynaklardan yeşil hidrojen üretmek için büyük yatırımlar gerektirecek olan fosil yakıtlardan üretilen hidrojen yer alıyor. Ayrıca, hâlihazırda sadece endüstriyel amaçlar için üretildiğinden ve otomotiv sektöründen gelen talebi karşılamak için üretimi artırmak için ek kaynaklara ihtiyaç duyulduğundan, şu anda üretilen hidrojen miktarı daha azdır.
OEM’lerin ve endüstrilerin yakıt hücresi mobilitesine ilgisi
Otomotiv endüstrisi, daha çevreci mobiliteye geçiş için birçok kesinti yaşıyor. Bu bağlamda, yakıt hücreli EV’ler, OEM’lerin, Tier-1’lerin ve diğer şirketlerin yakıt hücrelerinin zorluklarını ve sınırlamalarını ele almak ve teknolojiyi ticari olarak almak için Ar-Ge’ye yatırım yaptıkları odak alanlarından biri haline geldi.
Maliyetleri azaltmak için, OEM’ler kaynaklarını daha düşük maliyetli yakıt hücresi yığını (FC) malzemeleri aramaya odakladılar. Hidrojenin üretimi, depolanması ve taşınması için altyapının kurulmasına da odaklanılmaktadır. Buna ek olarak OEM’ler, yakıt pili yığınına uygun FC bileşen üretimi, termal yönetim ve yardımcı sistemlerin tasarımı üzerinde çalışmaktadır.
Başta endüstriyel enerji üretim şirketleri olmak üzere ABD ve Avrupa’daki birçok şirket, ticari hidrojen üretimi için OEM’ler/Tier-1’lerle ortaklık yapıyor ve endüstri taleplerini karşılamak için yeşil ve mavi hidrojeni çıkarmak için aktif olarak elektrolizörler geliştiriyor.
Toyota’nın Ethanol Flex-yakıt ‘hibrit’ incelemesi: biyoyakıt hibrit araba Nitin Gadkari kullanmak istiyor
İleriye dönük – EV’ler ve hidrojen teknolojisi
Hidrojen teknolojisi, özellikle ticari araçlarda uzun mesafeli taşımacılık segmentinde ön sıralarda yer almaktadır. Yakıt hücreleri, pillere kıyasla daha hafif ve daha kompakttır; bu, dakikalar içinde doldurma seçeneğiyle daha uzun menzil anlamına gelir. Yakıt hücreli araçların önümüzdeki 5 yıl içinde %60 oranında büyümesi bekleniyor. Ancak otomotiv sektörünün resmileşmesi ve fizibilitesi daha yavaş olacaktır.
Artık yakıt hücresi teknolojisine sahip daha fazla araç piyasaya çıktığı için, daha verimli ve daha çevreci hidrojen üretimi, daha ucuz yakıt hücresi bileşenleri, katalizör malzemeleri ve hidrojen dolum istasyonları kurarak hızla maliyetlerin düşürülmesine odaklanılıyor.
OEM’ler ve Tier-1’ler, FC yığın sistemine uyacak şekilde tasarım uyarlaması/yeniden tasarımı ile kompresörler, sensörler ve boru bileşenleri geliştirmek için birlikte çalışmalıdır.
Yakıt hücreleri ve arabalardaki uygulamaları, taşınabilir güç üretim cihazları ve sabit güç üretimi için de kullanılacaktır.
Çözüm
OEM’ler, karbon ayak izlerini azaltmak için alternatif yakıt arayışlarında çetin bir mücadele veriyor. Dolayısıyla, ilgili ülkelerdeki devlet kurumları tarafından uygulanan düzenlemelere göre daha yeşil bir ekosisteme doğru bir hareket var. Yakıt hücreli araçlar bu konuda mükemmel bir seçimdir. Lityum, kobalt, manganez ve diğer malzemelerin kıtlığı gibi sorunlardan muzdarip olan akülü elektrikli araçlara olan bağımlılığı azaltmaya yardımcı olurlar. Herhangi bir emisyon olmaksızın konvansiyonel bir araçla hemen hemen aynı sürede yakıt ikmali yapabilen yakıt hücreleri, konvansiyonel araçlara en iyi alternatif olacaktır.
Yakıt pilleri, istenilen yere taşınabilen ve elektrik santrali olarak kullanılabilen taşınabilir bir elektrik üretim cihazı olarak da kullanılabilir. Bu, fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltır ve sera gazı emisyonlarını ve dolayısıyla küresel ısınmayı azaltmaya yardımcı olur.
Ancak, yakıt hücresi hareketliliğine bu dönüşümün bir bedeli var. FC yığınlarında kullanılan bileşenler ve malzemeler çok pahalıdır ve çok sınırlı miktarlarda bulunan hidrojen ile şu anda fosil yakıtlardan üretilmektedir. Bu nedenle OEM’lerin, enerji şirketlerinin ve tedarikçilerin bir araya gelip yakıt pili yığını için daha iyi malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesine yatırım yapması acil bir ihtiyaçtır. Büyük hidrojen tesislerinin kurulmasını gerektirecek olan hidrojen ekstraksiyonu için daha verimli elektroliz yöntemleri geliştirmeye de dikkat edilmelidir. Giderek daha fazla araç piyasaya sürüldükçe, yeterli altyapı ihtiyacı da bir endişe kaynağı haline geliyor. Hem üreticiler hem de devlet kurumları birlikte çalışmalı ve müşterilerin rahatlığı için ülke genelinde bu tesisleri kurmalıdır.
Yakıt hücreli araçları piyasaya sürmek için yeterli önlemler alındıktan sonra, FCEV’lerin satın alınması üzerindeki damgayı kaldırmamız çok önemlidir. Hedeflenen müşterileri eğitmek için bu teknolojilerin ve araçların yenilikçi pazarlaması yapılmalıdır. Müşterilere agresif teşvikler sağlamak için de çaba gösterilmelidir. Yakıt hücresi teknolojisi o zaman başarılı ve ticari olarak sürdürülebilir.
Feragatname: Bu makalede ifade edilen görüşler ve görüşler yalnızca orijinal yazara aittir ve The Times Group’u veya çalışanlarından herhangi birini temsil etmez.
Yakıt hücrelerine giriş – A yakıt hücresi herhangi bir ara enerji dönüşümüne ihtiyaç duymadan sürekli olarak elektrik üreten elektrokimyasal bir cihazdır. Hidrojen yakıt hücreleri pil gibi çalışır, ancak yakıt olarak H2 ve O2 verildiğinde elektrik ürettikleri için şarj edilmeleri gerekmez.
Bir yakıt hücresi, bir elektrolit etrafına sıkıştırılmış bir negatif elektrot (anot) ve bir pozitif elektrottan (katot) oluşur. Hidrojen anoda ve hava katoda beslenir. Bir hidrojen yakıt hücresinde, anottaki bir katalizör, hidrojen moleküllerini protonlara ve elektronlara ayırır, elektronlar bir dış devreden geçerek bir elektrik akımı oluşturur. Protonlar elektrolit yoluyla katoda göç eder ve burada su ve ısı üretmek için oksijen ve elektronlarla birleşirler.
Yakıt pili teknolojisi, havacılık uygulamaları ve enerji sektöründe uzun süredir kullanıldığı için yeni bir teknoloji değildir. Ancak bu teknolojinin otomotiv sektöründe benimsenmesi yavaş olmuştur. OEM’lerin karbon nötr hale gelme ihtiyacı nedeniyle, birçok şirket Kanada, Japonya ve ABD gibi pazarlarda üretime hazır araçlar piyasaya sürdüğü için bu teknolojide ilerleme kaydediliyor.
Pazar beklentileri ve ilgili zorluklar
Piyasadan beklenti, ICE araçları gibi yakıt ikmali/şarjı için minimum bekleme süresi olan veya hiç bekleme süresi olmayan güvenli, yeşil, sürdürülebilir ve güvenilir araçlara sahip olmaktır. Ancak mevcut teknoloji bu ihtiyaçları karşılamak için yeterli değildir. Zorluklar arasında yeterli altyapı eksikliği (yakıt istasyonları), daha yeşil mobiliteye geçme çabalarını boşa çıkaran ve yenilenebilir kaynaklardan yeşil hidrojen üretmek için büyük yatırımlar gerektirecek olan fosil yakıtlardan üretilen hidrojen yer alıyor. Ayrıca, hâlihazırda sadece endüstriyel amaçlar için üretildiğinden ve otomotiv sektöründen gelen talebi karşılamak için üretimi artırmak için ek kaynaklara ihtiyaç duyulduğundan, şu anda üretilen hidrojen miktarı daha azdır.
OEM’lerin ve endüstrilerin yakıt hücresi mobilitesine ilgisi
Otomotiv endüstrisi, daha çevreci mobiliteye geçiş için birçok kesinti yaşıyor. Bu bağlamda, yakıt hücreli EV’ler, OEM’lerin, Tier-1’lerin ve diğer şirketlerin yakıt hücrelerinin zorluklarını ve sınırlamalarını ele almak ve teknolojiyi ticari olarak almak için Ar-Ge’ye yatırım yaptıkları odak alanlarından biri haline geldi.
Maliyetleri azaltmak için, OEM’ler kaynaklarını daha düşük maliyetli yakıt hücresi yığını (FC) malzemeleri aramaya odakladılar. Hidrojenin üretimi, depolanması ve taşınması için altyapının kurulmasına da odaklanılmaktadır. Buna ek olarak OEM’ler, yakıt pili yığınına uygun FC bileşen üretimi, termal yönetim ve yardımcı sistemlerin tasarımı üzerinde çalışmaktadır.
Başta endüstriyel enerji üretim şirketleri olmak üzere ABD ve Avrupa’daki birçok şirket, ticari hidrojen üretimi için OEM’ler/Tier-1’lerle ortaklık yapıyor ve endüstri taleplerini karşılamak için yeşil ve mavi hidrojeni çıkarmak için aktif olarak elektrolizörler geliştiriyor.
Toyota’nın Ethanol Flex-yakıt ‘hibrit’ incelemesi: biyoyakıt hibrit araba Nitin Gadkari kullanmak istiyor
İleriye dönük – EV’ler ve hidrojen teknolojisi
Hidrojen teknolojisi, özellikle ticari araçlarda uzun mesafeli taşımacılık segmentinde ön sıralarda yer almaktadır. Yakıt hücreleri, pillere kıyasla daha hafif ve daha kompakttır; bu, dakikalar içinde doldurma seçeneğiyle daha uzun menzil anlamına gelir. Yakıt hücreli araçların önümüzdeki 5 yıl içinde %60 oranında büyümesi bekleniyor. Ancak otomotiv sektörünün resmileşmesi ve fizibilitesi daha yavaş olacaktır.
Artık yakıt hücresi teknolojisine sahip daha fazla araç piyasaya çıktığı için, daha verimli ve daha çevreci hidrojen üretimi, daha ucuz yakıt hücresi bileşenleri, katalizör malzemeleri ve hidrojen dolum istasyonları kurarak hızla maliyetlerin düşürülmesine odaklanılıyor.
OEM’ler ve Tier-1’ler, FC yığın sistemine uyacak şekilde tasarım uyarlaması/yeniden tasarımı ile kompresörler, sensörler ve boru bileşenleri geliştirmek için birlikte çalışmalıdır.
Yakıt hücreleri ve arabalardaki uygulamaları, taşınabilir güç üretim cihazları ve sabit güç üretimi için de kullanılacaktır.
Çözüm
OEM’ler, karbon ayak izlerini azaltmak için alternatif yakıt arayışlarında çetin bir mücadele veriyor. Dolayısıyla, ilgili ülkelerdeki devlet kurumları tarafından uygulanan düzenlemelere göre daha yeşil bir ekosisteme doğru bir hareket var. Yakıt hücreli araçlar bu konuda mükemmel bir seçimdir. Lityum, kobalt, manganez ve diğer malzemelerin kıtlığı gibi sorunlardan muzdarip olan akülü elektrikli araçlara olan bağımlılığı azaltmaya yardımcı olurlar. Herhangi bir emisyon olmaksızın konvansiyonel bir araçla hemen hemen aynı sürede yakıt ikmali yapabilen yakıt hücreleri, konvansiyonel araçlara en iyi alternatif olacaktır.
Yakıt pilleri, istenilen yere taşınabilen ve elektrik santrali olarak kullanılabilen taşınabilir bir elektrik üretim cihazı olarak da kullanılabilir. Bu, fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltır ve sera gazı emisyonlarını ve dolayısıyla küresel ısınmayı azaltmaya yardımcı olur.
Ancak, yakıt hücresi hareketliliğine bu dönüşümün bir bedeli var. FC yığınlarında kullanılan bileşenler ve malzemeler çok pahalıdır ve çok sınırlı miktarlarda bulunan hidrojen ile şu anda fosil yakıtlardan üretilmektedir. Bu nedenle OEM’lerin, enerji şirketlerinin ve tedarikçilerin bir araya gelip yakıt pili yığını için daha iyi malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesine yatırım yapması acil bir ihtiyaçtır. Büyük hidrojen tesislerinin kurulmasını gerektirecek olan hidrojen ekstraksiyonu için daha verimli elektroliz yöntemleri geliştirmeye de dikkat edilmelidir. Giderek daha fazla araç piyasaya sürüldükçe, yeterli altyapı ihtiyacı da bir endişe kaynağı haline geliyor. Hem üreticiler hem de devlet kurumları birlikte çalışmalı ve müşterilerin rahatlığı için ülke genelinde bu tesisleri kurmalıdır.
Yakıt hücreli araçları piyasaya sürmek için yeterli önlemler alındıktan sonra, FCEV’lerin satın alınması üzerindeki damgayı kaldırmamız çok önemlidir. Hedeflenen müşterileri eğitmek için bu teknolojilerin ve araçların yenilikçi pazarlaması yapılmalıdır. Müşterilere agresif teşvikler sağlamak için de çaba gösterilmelidir. Yakıt hücresi teknolojisi o zaman başarılı ve ticari olarak sürdürülebilir.
Feragatname: Bu makalede ifade edilen görüşler ve görüşler yalnızca orijinal yazara aittir ve The Times Group’u veya çalışanlarından herhangi birini temsil etmez.