Tatlı su kaynakları üzerindeki baskının azaltılması ve yenilenebilir enerjiyle hidrojen üretimine yönelik çözümler geliştirilmesi amacıyla Van YYÜ Fen Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi ve Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi Koordinatörü Prof. Dr. Hilal Çelik Kazıcı'nın yürütücülüğünde çalışma başlatıldı.
Van YYÜ, Siirt Üniversitesi, Bitlis Eren Üniversitesi ve Libya'daki University of Tripoli'den 8 akademisyenin katılımıyla hazırlanan "Biyokütle Kökenli Elektrokatalizörlerle Entegre Yenilenebilir Hidrojen ve Tatlı Su Üretimi" adlı proje, Türkiye-Libya ikili bilimsel işbirliği kapsamında desteklenmesi amacıyla TÜBİTAK'a sunuldu.
Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi 31. Taraflar Konferansı'nda (COP31) tanıtımı yapılacak projenin hayata geçirilmesiyle güneş panellerinden elde edilen elektriğin bir bölümü deniz suyunun arıtılmasında, diğer bölümü ise elektroliz yöntemiyle hidrojen üretiminde kullanılacak.
Gün boyunca değişen güneş enerjisi miktarına göre su arıtma ve hidrojen üretiminin nasıl yürütülebileceğinin inceleneceği çalışmada, farklı senaryolar üzerinden hidrojen ve tatlı su miktarları, enerji tüketimi ve maliyet hesaplamaları yapılacak.
Özellikle güneş enerjisi potansiyeli yüksek, tatlı su kaynakları sınırlı bölgeler için geliştirilmesi planlanan projenin, su kaynakları üzerinde oluşan baskının azaltılmasına katkı sağlaması amaçlanıyor.
– "Hidrojen oluşumunu inceleyeceğiz"
Prof. Dr. Hilal Çelik Kazıcı, Türkiye'nin ev sahipliğinde 9-20 Kasım'da Antalya'da düzenlenen COP31'in 16 Kasım gündeminde söz konusu çalışmalarını uluslararası bilim dünyasına tanıtma imkanı bulacaklarını söyledi.
Projede güneş enerjisiyle deniz suyundan tatlı su elde edilmesi ve bu suyun bir kısmından hidrojen üretilmesinin hedeflendiğini belirten Kazıcı, bu iki üretimin güneş enerjisindeki gün içi değişimlere bağlı olarak nasıl birlikte yürütülebileceğini araştırdıklarını dile getirdi.
Önerdikleri sistemde güneş panellerinden elektrik enerjisi üreteceklerini anlatan Kazıcı, bu elektriğin bir bölümünün deniz suyunun tuzdan arındırılmasında, diğer bölümünün de elektroliz yoluyla hidrojen üretiminde kullanılacağını ifade etti.
Arıtılan suyun bir kısmının, elektrolizörün ihtiyaç duyduğu saflık seviyesine ulaştırılarak hidrojen üretiminde kullanılmasının planlandığını kaydeden Kazıcı, şu bilgileri verdi:
"Böyle bir sistemin hidrojen üretiminde mevcut tatlı su kaynaklarına olan ihtiyacı ne ölçüde azaltabileceğini görmek istiyoruz. Laboratuvar çalışmasını iki aşamada planlıyoruz. İlk aşamada tarımsal atıklardan elde edilen gözenekli karbonu elektrokatalizörler için bir destek malzemesi olarak değerlendireceğiz. Hazırlayacağımız elektrotları potansiyostat cihazında ayrı ayrı test etmeyi planlıyoruz. Katot adaylarında hidrojen oluşumunu, anot adaylarında ise oksijen oluşumunu inceleyeceğiz. Böylece belirli bir akım yoğunluğuna ulaşmak için her bir elektrodun ne kadar gerilime ihtiyaç duyduğunu ve performansını zaman içinde ne ölçüde koruduğunu karşılaştırabileceğiz. İkinci aşamada ise seçtiğimiz anot ve katodu aynı elektroliz hücresinde çalıştırmayı planlıyoruz. Bu kez hücreyi programlanabilir bir doğru akım güç kaynağıyla besleyeceğiz."
– "Deniz suyu arıtma ünitesini ve elektrolizörü aynı model içinde değerlendireceğiz"
Güneş panellerinden sabah saatlerinde daha düşük, öğle saatlerinde ise daha yüksek güç elde edildiğini belirten Kazıcı, bulut geçişlerinde enerji üretiminin kısa sürede azalabildiğine dikkati çekti.
Laboratuvarda güneş enerjisindeki bu değişimleri taklit eden farklı enerji profilleri uygulayarak sistemin tepkisini inceleyeceklerini anlatan Kazıcı, şöyle konuştu:
"Örneğin, değişken bir akım profili uyguladığımızda hücrenin bu akımı sağlamak için hangi gerilime ihtiyaç duyduğunu kaydedeceğiz. Akım ve gerilim değerlerinden elektrik tüketimini hesaplayacağız. Üretilen hidrojen miktarını da ayrıca ölçerek birim hidrojen üretimi için ne kadar elektrik gerektiğini belirleyeceğiz. Önerimizin özgün katkısı, laboratuvarda elde etmeyi hedeflediğimiz verileri güneş enerjisiyle çalışan bütünleşik bir su ve hidrojen üretim sisteminin tasarımında kullanmak olacak. Böylece modelde elektrolizörün performansını gün boyunca sabit kabul etmek yerine, değişen besleme koşullarında nasıl davrandığını deney verileriyle temsil etmeyi hedefliyoruz. Yurt dışı ortağımızla güneş panellerini, deniz suyu arıtma ünitesini ve elektrolizörü aynı model içinde değerlendireceğiz. Örneğin, güneş enerjisinin az olduğu bir saatte elde edilen elektriğin daha büyük bölümünü su arıtmaya ayırmak mı daha uygun? Önceden hazırlanmış yeterli miktarda su varsa hidrojen üretimine öncelik vermek ne kazandırır? Güneş enerjisinin güçlü olduğu saatlerde iki ünite birlikte hangi kapasitede çalışabilir? Bu senaryoları karşılaştırarak her birinde ne kadar hidrojen üretilebileceğini, diğer kullanımlar için ne kadar tatlı su kalacağını ve bunların enerji tüketimine ve maliyete nasıl yansıyacağını hesaplamayı planlıyoruz."
Sistemin hangi aşamalarında enerji kaybının daha fazla olduğunu inceleyerek iyileştirme yapılabilecek noktaları belirlemeyi planladıklarını dile getiren Kazıcı, "COP31'de araştırmamızı, deney planımızı ve sistem tasarımına nasıl ulaşmayı hedeflediğimizi anlatacağız. Çalışmayla özellikle güneş enerjisi potansiyeli yüksek ve tatlı su kaynakları kısıtlı kıyı bölgelerinde, aynı güneş enerjisi sistemiyle hem tatlı su hem de hidrojen üretmenin hangi koşullarda teknik ve ekonomik açıdan anlamlı olabileceğini ortaya koymayı amaçlıyoruz." ifadelerini kullandı.
