HİDROJEN ÜRETİM YÖNTEMLERİ

 

  1. GİRİŞ : Neden Hidrojen ?

Birçok platformda elektrikli araçların aslında kullanılabilir bir teknoloji olmadığı ancak içten yanmalı motorlardan vazgeçerek veya vazgeçmeyerek sonuçta hidrojen kullanılarak enerji problemi ve iklim probleminin çözülebileceği yolunda sorular ve yorumlarla karşılaşıyoruz. İnsanlığın karşı karşıya olduğu iklim problemi tabii ki birçok bireyi ve kuruluşu çözümler üretmek konusunda düşünmeye ve harekete geçmeye zorluyor. Evrenin kütlesinin yaklaşık % 75’inden fazlasını oluşturan hidrojenin bu anlamda çözüm olması hem en mantıklı hem de en kalıcı çözüm olarak önümüzde duruyor. Ne var ki enerjide hidrojen denklemi, iyimserlerin düşündüğü kadar kolay çözülebilir bir noktada değil bugün itibarıyla.   Kolayca bulunabilir olmasının yanı sıra hidrojen hafiftir, depolanabilir ve kendi başına herhangi bir kirlilik oluşturmaz. Buraya kadar saydığımız tüm özellikler hidrojeni bir yakıt kaynağı olmak için mükemmel bir aday haline getiriyor. Bununla birlikte, hidrojen bir enerji kaynağı olarak değil, bir enerji taşıyıcısı olarak görev yapar.  Yani demek istediğim hidrojeni yakıt olarak kullanabilmek için bir kimyasal işleme ihtiyacı olduğudur. Bu kimyasal işlemi gerçekleştirmek için bir çok farklı yöntem söz konusu oluyor. Bugün itibarıyla hidrojeni elde etmek için bildiğimiz 8 farklı yöntem mevcuttur. Hidrojenin elde edildiği yönteme göre bir renk sınıflandırması oluşturulmuş durumdadır. Buradan hidrojen gazının renklendirildiği anlamı çıkarılamaz. Hidrojen renksiz bir gazdır. Ancak hidrojenin elde edildiği yöntemi bir renk kodu vererek ne şekilde elde edildiğini anlamış oluyoruz.

  1. Hidrojen Üretim Yöntemleri

Yukarıda da belirttiğimiz gibi 8 farklı renkte ifade edilen yani 8 ayrı yöntemle elde edilen hidrojen gazı mevcuttur. En yaygın üç hidrojen türü gri, mavi ve yeşil hidrojendir.

    1. Gri Hidrojen

Gri hidrojen şu anda hidrojen üretiminin en yaygın ve en ucuz şeklidir. Gri hidrojen yakıt olarak kullanılır ve proses kendi başına sera gazı emisyonu üretmez, ancak doğal gazdan hidrojen üretim sürecinde sera gazı emisyonu söz konusudur. Gri hidrojen, hidrojeni molekülünü doğal gazdan ayırmak üzere buhar reformasyonu adı verilen bir süreçle elde edilir. Prosesin çıktısı hidrojen gazıyla beraber karbon emisyonlarını da içerir. Ancak gri hidrojen teknolojileri, süreç sırasında yaratılan karbon emisyonlarını yakalamaz, bunun yerine atmosfere salınır.

    1. Mavi Hidrojen

Mavi hidrojen de buhar reform işlemi kullanılarak hidrojen molekülünün yine doğal gazdan ayrıştırılarak çıkartılması prensibine dayanmaktadır.Fakat bu proses çıktısı olarak salınan karbon emisyonları yakalanıp depolandığı için griden farklıdır, bu da atmosferdeki emisyonları azaltır, ancak bunları ortadan kaldırmaz. Mavi hidrojen bazen 'düşük karbonlu hidrojen' olarak adlandırılır, çünkü üretim süreci sera gazlarının oluşmasını engellemez, sadece onları depolar.

    1. Yeşil Hidrojen

Yeşil hidrojen, üretim sürecinde yenilenebilir enerjiler kullandığı için tüm yaşam döngüsü boyunca herhangi bir emisyon üretmez ve bu da onu gerçek bir temiz enerji kaynağı haline getirir. Rüzgar ve güneş enerjisinden elde edilen fazla yenilenebilir enerjiden üretilen temiz elektrik kullanılarak suyun elektrolize edilmesiyle yapılır. İşlem, suyu hidrojen ve oksijen bileşenlerine (H2O'daki H ve O) ayıran bir reaksiyona neden olur. Bu, süreçte hiçbir karbon emisyonunun salınmamasına neden olur. Gri ve maviye harika bir alternatif, ancak şimdilik asıl zorluk, yeşil hidrojeni gerçekten elde edilebilir yenilenebilir ve çevre dostu bir alternatif haline getirmek için üretim maliyetlerini düşürmek.

En büyük üç hidrojen türünün ötesinde, bir dizi başka renk seçeneği de var.

    1. Siyah ve Kahverengi

Siyah ve kahverengi hidrojen, kömür kullanılarak üretilen hidrojen türleridir. Bu üretim sırasında gazlaştırma adı verilen bir yöntem kullanılır. Gazlaştırma, kömür gibi karbon açısından zengin maddelerin yüksek sıcaklıklarda işlenerek hidrojen gazına dönüştürülmesidir. Bu süreç sonunda sadece hidrojen değil, aynı zamanda büyük miktarda karbondioksit (CO₂) de ortaya çıkar. Çoğu durumda bu karbondioksit atmosfere salınır. Bu da hava kirliliğine neden olur ve küresel ısınmayı hızlandırır. Bu nedenle siyah ve kahverengi hidrojen, çevreye en fazla zarar veren hidrojen türleri arasında yer alır.

    1. Pembe

Pembe hidrojen, nükleer santrallerden elde edilen enerji kullanılarak üretilen bir hidrojen türüdür. Üretim sırasında elektroliz adı verilen bir yöntem kullanılır. Bu yöntemde su, elektrik enerjisi yardımıyla hidrojen ve oksijene ayrılır. Elektrik kaynağı olarak nükleer enerji kullanıldığı için bu hidrojen türüne pembe hidrojen adı verilir. Bazı kaynaklarda aynı hidrojen türü için mor hidrojen veya kırmızı hidrojen isimleri de kullanılabilir. Bu isimler farklı olsa da genellikle nükleer enerjiyle üretilen hidrojeni ifade eder.

    1. Turkuaz

Turkuaz hidrojen, yeni geliştirilen bir hidrojen türüdür. Bu yüzden henüz büyük ölçekte yaygın olarak kullanılıp kullanılamayacağı tam olarak bilinmemektedir. Bilim insanları ve şirketler, bu yöntemin gerçekten verimli ve çevre için güvenli olup olmadığını araştırmaya devam etmektedir. Turkuaz hidrojen üretiminde metan pirolizi adı verilen bir yöntem kullanılır. Bu yöntemde metan gazı yüksek ısıyla parçalanır. Böylece hidrojen elde edilir ve aynı zamanda katı karbon ortaya çıkar.

Bu yöntemin önemli farkı, ortaya çıkan karbonun doğrudan havaya karışmamasıdır. Karbon, gaz halinde atmosfere salınmak yerine katı halde tutulur. Bu da çevre kirliliğini azaltma açısından önemli bir avantaj olabilir. Ancak turkuaz hidrojenin gerçekten çevre dostu sayılabilmesi için ortaya çıkan katı karbonun güvenli ve kalıcı bir şekilde depolanması gerekir. Eğer bu başarılabilirse, turkuaz hidrojen de mavi hidrojen gibi düşük karbonlu hidrojen türleri arasında yer alabilir.

    1. Sarı

Sarı hidrojen yeni gelişmiş olan başka bir yöntemdir. Bu yöntem yeşil hidrojen oluşturmak için kullanılan işleme benzer, ancak özellikle güneş enerjisi kullanılarak elektroliz yoluyla elde edilen hidrojen için kullanılan isimdir. Bazı kaynaklar farklı kaynaklardan gelen elektrik ile yapılan elektrolizden elde edilen hidrojeni ifade etmek için de kullanırlar.

    1. Beyaz

Beyaz hidrojen, yeraltı yataklarında doğal olarak bulunan jeolojik hidrojene verilen isimdir. Toprağı delme ve içerideki gazı serbest bırakmak için kayaya yüksek basınçlı su, kum ve kimyasal karışımı yönlendirme işlemi olan fracking adı verilen bir işlemle çıkarılır. Bilindiği kadarıyla bugün için bu tür hidrojeni bir enerji kaynağı olarak kullanma planı uygulamaya alınmış değildir.