Hidrojen

Element sembolü H olan, 1 atom sayılı ametaldir. Standart sıcaklık ve basınç altında renksiz, kokusuz, metalik olmayan, tatsız, oldukça yanıcı ve H2 olarak bulunan bir biatomik gazdır. 1.00794 g/mol'lük atomik kütlesi ile tüm elementler arasında en hafif elementtir. Periyodik cetvelde sol üst köşede yer alır.

Hidrojenin Özellikleri

Hidrojen bütün gazların en hafifidir. Havadan 14 kat daha hafiftir ve hafif mavi ışık vererek kolayca tutuşur. Hidrojen hava ile 2000 ºC ve oksijenle 2700 ºC’de yanar. Hidrojen ve oksijenin reaksiyonları, yanma hızı 1 km/s’nın üzerinde infilak olabilir.1 kg hidrojen 2.1 kg doğal gaz veya 2.8 kg petrolun sahip olduğu enerjiye sahiptir. Ancak birim enerji başına hacmi yüksektir. Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, bileşikler halinde bulunur. En çok bilinen bileşiği ise sudur.

HİDROJENİN SANAYİDE KULLANILMASI

Sanayide çok önemli bir yeri olan hidrojenin, günümüzde büyük miktarlarda üretilip, margarin yapımından metal işlemeye kadar çok çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidrojenin sanayide kullanıldığı başlıca alanlar şu şekilde örneklenebilir;

Katalitik Hidrojenleme

• Amonyak sentezi
• Metil alkol sentezi
• Bitkisel yağ katılaştırma
• Yağ asitlerinden alkol eldesi
• Fenolden kapı hegzanol, benzenden kapalı hegzan eldesi
• Plastik ve sentetik iplik sanayinde (elyaf) üretiminde,
• İlaç üretimi

Yakıt olarak

• Kaynak alevi
• Metal ısı birleşiminde
• Elektrik üretiminde
• Uzay araçlarında yakıt olarak

Metalürjide

• İndirgeme maddesi
• Tungsten ve molibden eldesi
• Metal hidritleri hazırlamada

Hidrojen Kullanımındaki Tehlikeler

Hidrojen çok hafiftir ve sızan gaz bulunduğu yerin en üst noktasında toplanır. Hidrojen hemen hemen görünmeyen bir alevle yanar. Yüksek basınçlı kaplardaki gaz kaçağı, belirgin bir ateşleme kaynağı yokken bile, statik elektrikten tutuşabilir. Hızlı bir alev yayılması ve alev geri tepmesi olabilir. Havada geniş bir konsantrasyon aralığında kolayca tutuşabilir.

Hidrojen, basında nispeten tehlikeli bir gaz olarak tanıtılmıştır ve gerçekte de hidrojen hava karşımı diğer gazlardan daha patlayıcı/yanıcı özelliğe sahiptir. Hidrojen gazı depolandığı tanktan sızabilir ve bir çatlak olması durumunda çok hızlı boşalır. Hidrojen alevi zor görülür ve hidrojen yangınıyla mücadele etmek de oldukça zordur.

Hidrojenin Depolanması

Hidrojenin belki de en önemli özelliği, depolanabilir olmasıdır. Bilindiği gibi, günümüzde büyük tutarlarda enerji depolamak için hala uygun bir yöntem bulunmuş değildir. Eğer bugün hidroelektrik santrallerinden elde edilen enerjinin depolanması mümkün olsaydı, enerji sorununu bir ölçüde çözmek mümkün olabilirdi. Ancak, elektrik enerjisi için bilinen en iyi depolama yöntemi hala asitli akümülatörlerden başka bir şey değildir. Hidrojen gaz veya sıvı olarak saf halde tanklarda depolanabileceği gibi, fiziksel olarak karbon nano tüplerde veya kimyasal olarak hidrür şeklinde depolanabilmektedir.

AKÜLER

Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüşümlü olarak bir çok sefer çevirebilen bir cihazdır. İçlerinde asit çözeltisi (elektrolit) bulunması ve şarj işlemleri sırasında hidrojen gazı açığa çıkarmaları, iş güvenliği açısından en çok dikkat edilmesi gereken durumlardır.

AKÜLERİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Basit akımlı bir akü elemanı, içinde sulandırılmış sülfürik asit(H2SO4) bulunduran bir kaba iki kurşun levha daldırılmasıyla elde edilir. Bu iki plakanın uçları bir doğru akım kaynağına bağlı olup bir süre doğru akım geçirilirse bağlı olan plakanın yüzeyi kurşun peroksit(PbO2) tabakasıyla kaplanır. Sonra plakanın uçlarına lamba bağlanırsa akım verdiği görülür.

AKÜMÜLATÖRDE KİMYASAL DURUM

Şarjlı bir plakada negatif olan levha saf kurşun (Pb) ve pozitif levha kurşun peroksit (PbO2) şeklindedir. Akü elemanının akım vermesinin nedeni iki kutupta da farklı kimyasal maddeler bulunmasıdır.

Akü boşalınca her iki plaka da kurşun sülfat haline döner ve farklılık ortadan kalkar. Elektrolitteki asit ise su haline dönüşür.

Deşarj sırasında asitteki sülfat hidrojenden ayrılarak her iki levha birleşir ve kurşun peroksit (PbO2)oluşturur. Pozitif yüklü levhanın oksijeni ise kurşundan ayrılarak asidin hidrojeniyle birleşerek suyu oluşturur.

Boşalmış olan aküyü doğru bir akım kaynağına bağlayıp deşarj akımına ters yönde akım verirse kurşun sülfat ayrışır (PbSO4) ayrışır ve sülfat (SO4) suyun hidrojeniyle birleşerek sülfürik asit (H2SO4) oluşturur. Suyun oksijeni ise pozitif levhanın kurşunuyla birleşir kurşun peroksidi (PbO2) oluşturur. Böylece her iki levhada birbirinden farklı iki madde olur.

PbO2     +       H2SO4    +      Pb     →        PbSO4      +        H2O  +    PbSO4

Şarjlı akü                                                                 Deşarj olmuş akü

Deşarj sonunda negatif plaka  →   PbSO4  haline gelir. Deşarj sonunda pozitif plaka   →   PbSO4  haline gelir. Deşarj sonunda elektrolit           →       H2O haline gelir.

Akülerin bakımı çok önemlidir. Akülerde en çok dikkat edilmesi gereken akünün suyunun kontrol edilmesidir. Aküler şarj ve deşarj işlemleri sırasında su kaybeder. Çünkü şarj ve deşarj olayları akünün ısınmasını ve elektrolit içindeki suyun buharlaşmasına neden olur. Eksilen akü elektroliti saf su ile tamamlaması gerekir.

Sülfürik asit özellikleri bakımından TS 694′e uygun olmalıdır. Elektrolitte kullanılacak damıtık su, renksiz, berrak ve kokusuz olmalı, içerisinde yağ damlacıkları veya organik maddeler bulunmamalıdır.

Akü Şarj Odasındaki Tehlike

Akümülatör odalarındaki elektrik tesisatında nemli ve benzeri yerlere ilişkin iletken, kablo ve elektrik işletme gereçleri kullanılacaktır. Bu yerlerde akkor telli lamba ve su geçirmez tip armatür kullanılacak, kıvılcım yapabilen kollektörlü vantilatörler kullanılmayacaktır. Anahtar, priz v.b. gibi işletme sırasında alevlenmeye neden olan, kıvılcım çıkaran elektrik araçları akümülatör odalarının dışına konulacaktır.

Akülerin irtibatları uygun kesitteki esnek (100 Ah akü ve redresörlerde 2×25 mm 2 NYY, 200 Ah akü ve redresörlerde 2×35 mm 2 NYY) kablolarla yapılacaktır.

Akü odalarında üzeri fayans kaplı sabit bir çalışma tezgahı yapılacaktır. Bu çalışma tezgahı lavabo ile birlikte dizayn edilecektir. Akü odalarının duvarları tavana kadar koyu renkli aside dayanıklı fayansla kaplanacak ve tavanı beyaz kireç badana ile boyanacaktır.

Akü odaları penceresi, buzlu cam olacak ve üzeri aside dayanıklı siyah boya ile boyanacaktır. Akü odalarının aydınlatılmasında etanj tip armatür kullanılacak, anahtar ve priz oda dışında tesis edilecektir.

Hidrojen en tehlikeli gazlardan olup ve havadan çok hafif olduğundan tavanda birikecek, LEL seviyesine ulaştığında patlama meydana gelecektir.

Tavanda biriken hidrojen ; exproof olmayan aydınlatmalar, fanlar, ısıtıcılar, açık kablolar ..vb durumlarla temasa geçerek patlama üçgenini tamamladıktan sonra patlama‐tutuşma meydana gelecektir.

Hidrojenin neden olacağı Patlamayı engellemek çin Exproof gaz algılama sistemi ve  Hidrojenin ortamdan uzaklaştırılması için exproof havalandırma sistemi kurulmalıdır.