Tatlı su kaynaklarının korunması ve yenilenebilir enerjiyle hidrojen üretimi için Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi (YYÜ) Fen Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Hilal Çelik Kazıcı'nın liderliğinde bir proje başlatıldı.
Van YYÜ, Siirt Üniversitesi, Bitlis Eren Üniversitesi ve Libya'daki University of Tripoli'den 8 akademisyenin katılımıyla gerçekleştirilen proje, "Biyokütle Kökenli Elektrokatalizörlerle Entegre Yenilenebilir Hidrojen ve Tatlı Su Üretimi" adıyla Türkiye-Libya ikili bilimsel iş birliği kapsamında TÜBİTAK'a sunulmuş durumda. Projenin tanıtımı, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi 31. Taraflar Konferansı'nda (COP31) yapılacak.
Projenin uygulanmasıyla güneş panellerinden elde edilen elektrik, deniz suyunun arıtılmasında ve elektroliz yöntemiyle hidrojen üretiminde kullanılacak. Güneş enerjisi miktarının değişimine bağlı olarak su arıtma ve hidrojen üretimi yöntemleri üzerinde durulacak. Ayrıca, farklı senaryolar üzerinden hidrojen ve tatlı su miktarları, enerji tüketimi ve maliyet hesaplamaları yapılması planlanıyor.
Güneş enerjisi potansiyelinin yüksek olduğu, tatlı su kaynaklarının sınırlı bölgelerde uygulanması amaçlanan bu projenin, su kaynakları üzerindeki baskıyı azaltması hedefleniyor.
POTANSİYEL FAYDALAR
Prof. Dr. Hilal Çelik Kazıcı, Türkiye'nin ev sahipliğinde 9-20 Kasım tarihlerinde Antalya'da düzenlenecek COP31'de projelerini uluslararası bilim dünyasına tanıtma fırsatı bulacaklarını açıkladı. Projelerinde, güneş enerjisi ile deniz suyundan tatlı su elde edilmesi ve bu sudan hidrojen üretilmesinin hedeflendiğini belirten Kazıcı, iki üretim sürecinin güneş enerjisindeki günlük değişimlerle uyumlu bir şekilde nasıl yürütülebileceğini araştırdıklarını ifade etti.
Kazıcı, önerilen sistemde güneş panellerinden elektrik üretileceğini ve bu elektriğin bir bölümünün deniz suyunun tuzdan arındırılmasında, diğer kısmının ise elektroliz yoluyla hidrojen üretiminde kullanılacağını açıkladı. Arıtılan suyun bir kısmının, elektrolizörün ihtiyaç duyduğu saflık seviyesine ulaştırılarak hidrojen üretiminde kullanılmasının planlandığı belirtildi.
LABORATUVAR ÇALIŞMALARI
Projenin laboratuvar çalışmaları iki aşamada gerçekleştirilecek. İlk aşamada tarımsal atıklardan elde edilen gözenekli karbonun elektrokatalizörler için destek malzemesi olarak kullanılacağı ifade edildi. Hazırlanacak elektrotların potansiyostat cihazında ayrı ayrı test edileceği bildirildi.
Katot adaylarında hidrojen oluşumu, anot adaylarında ise oksijen oluşumu incelenecek. Böylece belirli bir akım yoğunluğuna ulaşmak için her elektrodun ihtiyaç duyduğu gerilim ve performans sürekliliği karşılaştırılacak. İkinci aşamada ise seçilen anot ve katodun aynı elektroliz hücresinde çalıştırılması planlanıyor.
Bu sefer hücreyi programlanabilir bir doğru akım güç kaynağı ile beslemeyi planlıyoruz. DENİZ SUYU ARITMA ÜNİTESİNİ VE ELEKTROLİZÖRÜ AYNI MODEL İÇİNDE DEĞERLENDİRECEĞİZ. Güneş panellerinin, sabah saatlerinde daha az, öğle saatlerinde ise daha fazla enerji ürettiğini ifade eden Kazıcı, bulutların geçişinin enerji üretiminde ani azalmalar yaratabileceğine dikkat çekti.
Laboratuvarda, güneş enerjisindeki bu değişimlerin taklit edilmesi amacıyla farklı enerji profilleri üzerinde çalışacaklarını belirten Kazıcı, uyguladıkları değişken akım profili ile hücrenin bu akımı sağlamak için ihtiyaç duyduğu gerilimi tespit edeceklerini aktardı. Akım ve gerilim değerleri üzerinden elektrik tüketimini analiz etmeyi planlıyoruz. Aynı zamanda hidrojen üretimini ölçerek, birim hidrojen üretimi için gereken elektrik miktarını tespit edeceğiz.
Önerimizin katkısı, laboratuvarda elde edeceğimiz verilerin, güneş enerjisiyle çalışan bir su ve hidrojen üretim sistemi tasarımı için kullanılabilmesini sağlamaktır. Bu şekilde, modelde elektrolizörün performansını gün boyunca sabit bir değer olarak almak yerine, değişen koşullarda nasıl tepki verdiğini deneysel verilerle göstermeyi amaçlıyoruz.
Yurt dışındaki iş ortağımız ile birlikte, güneş panellerini, deniz suyu arıtma ünitesini ve elektrolizörü tek bir modelde inceleme fırsatımız olacak. Örneğin, güneş enerjisinin düşük olduğu zamanlarda elde edilen elektriğin önemli bir kısmını su arıtmaya ayırmanın daha mı uygun olduğunu sorgulayacağız. İleride, yeterli miktarda su mevcutsa, hidrojen üretimine öncelik vermenin ne gibi avantajlar sağladığını araştıracağız.
Güneş enerjisinin güçlü olduğu anlarda, iki sistemin birlikte hangi kapasitede çalıştığını inceleyeceğiz. Bu senaryoları karşılaştırarak her birinde elde edilebilecek hidrojen miktarını belirleyecek, diğer kullanım alanları için ne kadar tatlı su kalacağını ve bunların enerji tüketimi ve maliyet üzerinde nasıl bir etki yaratacağını hesaplayacağız.
COP31 DE ANLATACAĞIZ
Sistemin farklı aşamalarında enerji kayıplarının daha fazla olduğu noktaları tespit ederek iyileştirme yapılacak alanları bulmayı hedeflediklerini belirten Kazıcı, COP31'de araştırmalarını, deney planlarını ve sistem tasarımına ulaşma hedeflerini paylaşacaklarını açıkladı.
Bu çalışma ile özellikle güneş enerjisi potansiyeli yüksek ve tatlı su kaynakları kısıtlı olan kıyı bölgelerinde, aynı güneş enerjisi sistemi ile hem tatlı su hem de hidrojen üretiminin hangi koşullarda mümkün olabileceğini ortaya koymayı hedefliyoruz ifadelerini kullandı.
