•Maliyetin azaltılması için belirlenmiş hedef
Yakıt hücresi teknolojisinin yaygınlaşması açısından maliyet, temel bir belirleyici olarak öne çıkıyor. Kaynak, 2002 yılında hücrelerin katalizör içeriğinin bir kilowatt elektrik üretimi başına 1000 dolara ulaştığını aktarıyor. Hedefin, içten yanmalı motorların kullanıldığı mevcut teknolojilerle rekabet edebilmek için bu maliyeti azaltmak olduğu belirtiliyor. Bu doğrultuda pek çok şirket, hücrede kullanılan platin miktarını azaltmak da dahil olmak üzere maliyetleri düşürmenin yolunu bulmaya çalışmaktadır.
Katalizörde ölçek ekonomisi ve platin azaltımı
Katalizör, yakıt hücresi tasarımının merkezinde yer alan ve maliyet açısından kritik bir bileşen. Ballard Power Systems şirketi, karbonla takviye edilmiş katalizör kullanarak performansında bir düşüş olmaksızın platin kullanımında %30’a varan azalma sağlamıştır. Kaynak, bu azalmanın 1 mg/cm² değerinden 0,7 mg/cm² değerine kadar indiğini belirtiyor. Bu yaklaşım, aynı performans düzeyini korurken daha az pahalı malzeme kullanma imkanı sunuyor.
Membran maliyetinde köklü düşüş potansiyeli
Proton Değişim Membranın (PDM) üretim maliyeti, yakıt hücresi maliyetinin önemli bir bileşeni olarak değerlendiriliyor. Kaynak, Nafion® membranın günümüz fiyatının 400 avro/m² olduğunu aktarıyor. Bu membranın, hidrokarbon polimer olan ITM Power membranı ile değiştirilerek fiyatının yaklaşık 4 avro/m²’ye getirilebileceği belirtiliyor. Bu, membran maliyetinde on katı aşan bir düşüş potansiyeli taşıyor.
2005 yılında Ballard Power Systems şirketi, yakıt hücrelerinde DSM şirketince patenti alınan Solupor® (poröz polietilen film membran) kullanacağını duyurmuştur. Bu gelişme, membran teknolojisinde alternatif çözümlerin arandığını gösteriyor.
Bileşenler arası maliyet ilişkisi
Yakıt hücresi içinde kullanılan malzemeler, maliyet yapısını doğrudan etkiliyor. Elektrot–bipolar plakalar genellikle metal (nikel veya karbon nano tüpler) olup, daha yüksek verim eldesi için platin, nano demir tozu veya paladyum gibi bir katalizörle kaplanmıştır. Karbon kâğıt ise bu bileşenleri seramik veya suni membrandan yapılmış elektrolitten ayırıyor. Bu bileşenlerin her biri, toplam maliyet içinde farklı oranlarda yer alıyor.
Maliyet azaltımının teknik sınırları
Katalizördeki platin azaltımı, teknik açıdan dikkat edilmesi gereken bir konu. Kaynak, Ballard’ın karbonla takviye edilmiş katalizör kullanarak performansta bir düşüş olmaksızın azalma sağladığını vurguluyor. Bu, maliyet azaltımı ile performans koruma arasındaki dengenin nasıl kurulabileceğini gösteriyor. Ancak katalizör içeriğinin aşırı azaltılmasının verimi düşürebileceği, kaynakta verimlilik bölümünde aktarılan genel kuraldan da anlaşılıyor: “ne kadar fazla güç (akım) çekilirse, verim o kadar düşer”.
Maliyet ve verim arasındaki bağ
Maliyet azaltımı çalışmaları, aynı zamanda verimlilik hedefleriyle de bağlantılı. Kaynak, 0,7 V ile çalışan bir hücrenin veriminin yaklaşık %50 olduğunu belirtiyor. Bu değer, hidrojenin enerji içeriğinin %50’sinin elektrik enerjisine dönüştürülebildiğini, kalan %50’sinin ise ısıya dönüştüğünü ifade ediyor. Katalizör ve membran gibi bileşenlerde yapılan iyileştirmeler, dolaylı olarak bu verimliliği etkileyebilir.
Maliyet analizinin kapsamı
Kaynak, maliyet analizinin yalnızca hücre üretimini değil, üretimden sonra gelen süreçleri de kapsadığını aktarıyor. Sıkıştırılmış hidrojenle çalışan yakıt hücreli taşıtların güç santralinden tekerleğe kadar olan veriminin %22, eğer hidrojen sıvı-hidrojen olarak depolanmış ise %17 olduğu belirtiliyor. Bu analizler, maliyet indirim çalışmalarının daha geniş bir bağlamda değerlendirilmesi gerektiğini gösteriyor.
Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.
