Hidrojen

Hidrojen atomunun nötron içermemesinin birkaç temel sebebi vardır: Atomik kütle ve stabilite. İlk oluşum ve evreler. Nötronların radyoaktivitesi.

''Hidrojen ve Yakıt Pili Teknolojisi'' kitabı, Prof. Dr. Durmuş Kaya, Prof. Dr. H. Hüseyin Öztürk ve Doç. Dr. Muhammet Kayfeci tarafından yazılmıştır. Kitap, 2017 yılında Umuttepe Yayınları tarafından yayımlanmıştır.

Hayır, hidrojen ve elektrik aynı şey değildir. Elektrik, enerji üretimi için kullanılan bir kaynaktır ve genellikle fosil yakıtların yanması veya yenilenebilir enerji kaynaklarının (güneş, rüzgar, hidroelektrik) dönüştürülmesiyle elde edilir. Bazı araçlar hem elektrik hem de hidrojenle çalışabilir; örneğin, Renault'nun Scenic Vision modeli, hem elektrik motoru hem de hidrojen yakıt hücresi ile donatılmıştır. Ancak, bu iki teknoloji farklı prensiplere dayanır ve aynı şey değildir.

En yüksek enerji içeriğine sahip yakıt, hidrojen yakıtıdır. Hidrojen, birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahip yakıt olup, üst ısıl değeri 140,9 MJ/kg, alt ısıl değeri ise 120,7 MJ/kg'dır.

Hidrojen enerjisi, hidrojenin enerji üretiminde kullanılmak üzere bileşiklerden ayrıştırılmasıyla elde edilir. Hidrojen elde etme yöntemlerinden bazıları şunlardır: Elektroliz: Suyun elektrik akımı ile hidrojen ve oksijene ayrılması işlemidir. Termokimyasal yöntem: Fosil yakıtların (doğal gaz, kömür, benzin) yüksek sıcaklıkta buhara maruz bırakılmasıyla hidrojen üretimi gerçekleşir. Fotoelektrokimyasal yöntem: Güneş enerjisinden hidrojen elde edilmesini sağlar. Fotobiyolojik yöntem: Yeşil yosunlardan hidrojen üretimi yapmayı mümkün kılar. Hidrit bileşiklerden ayrıştırma yöntemi: Çeşitli doğal materyallerin işlenerek hidrojen açığa çıkarılmasıdır. Hidrojen, doğada serbest halde nadiren bulunduğu için uygun tekniklerle üretilmesi gerekir.

Hidrojen elementi, enerji verebilir. Hidrojen, enerji taşıyıcısı olarak önemli bir role sahiptir ve çeşitli yöntemlerle enerji üretiminde kullanılır. Hidrojen enerjisinin bazı kullanım alanları: Yakıt hücreleri: Hidrojen, yakıt hücrelerinde elektrik üretiminde kullanılır. Endüstriyel süreçler: Metal işleme gibi birçok endüstriyel uygulamada enerji kaynağı olarak kullanılır. Ulaşım: Hidrojenli araçlar ve hidrojen yakıtlı motorlarda enerji sağlar. Enerji depolama: Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen fazla enerji, hidrojen olarak depolanabilir. Hidrojen enerjisinin yenilenebilir olarak kabul edilebilmesi, üretim yöntemine bağlıdır; örneğin, suyun elektrolizi ile elde edilen hidrojen yenilenebilirken, fosil yakıtlardan üretilen hidrojen yenilenebilir değildir.

4 H2 molekülü 8 atom içerir. Çünkü 1 mol H2 molekülü 6,02.1023 tane molekül içerirken, 4 mol H2 molekülü 4 x 6,02.1023 = 24,08.1023 tane molekül içerir.

Flor (F) ve hidrojen (H) birleştiğinde, hidrojen florür (HF) olarak da bilinen hidroflorik asit oluşur. H2 + F2 → 2HF. Hidrojen florür, hem gaz hem de sulu çözeltisi (hidroflorik asit) formunda bulunabilen, oldukça aşındırıcı ve toksik bir bileşiktir.

Hidrojen pillerinin ömrü, türüne ve kullanım koşullarına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Örneğin, nikel-hidrojen piller 40 deşarj/şarj döngüsünde (DOD) 40.000 çevrim ömrüne sahiptir ve çalışma ömürleri 15 yılı aşabilir. Ayrıca, hidrojen bazlı bataryalar Intelligent Energy tarafından geliştirilen ve akıllı telefonlar için üretilen bir model, pil ömrünü 7 güne kadar uzatabilmektedir. Ancak, hidrojen pillerinin yaygın olarak kullanılabilmesi için maliyetlerin düşürülmesi ve pratik kullanımın artırılması gerekmektedir. Daha spesifik bir bilgi için, kullanılan hidrojen pilinin türüne ve test sonuçlarına bakmak gereklidir.

Sudan hidrojen elde etmek için kullanılan bazı yöntemler şunlardır: Elektroliz. Biyokütle gazlaştırması. Termokimyasal su bölme. Ayrıca, güneş enerjisi kullanılarak fotovoltaik güneş gözeleri ile suyun elektrolizi de hidrojen elde etme yöntemlerinden biridir.

H2 (hidrojen) gazı, çeşitli gazlarla reaksiyona girebilir: Oksijen (O2) ile reaksiyona girerek su (H2O) oluşturur ve bu süreçte enerji açığa çıkar. Halojenler (örneğin klor) ile reaksiyona girerek hidrojen halojenürler (örneğin HCl) oluşturur. Azot (N2) ile, yüksek sıcaklık ve basınç altında, Haber süreci yoluyla amonyak (NH3) oluşturmak üzere reaksiyona girer. Organik çözücüler ile daha fazla çözünür. Ayrıca, hidrojen, çoğu ametal elementle kovalent bileşikler oluşturur ve Dünya üzerindeki hidrojenin neredeyse tamamı, su veya organik bileşikler gibi moleküler formda bulunur.

Hidrojen, oksijen ve hava ile yanıcıdır. Hidrojen ve oksijenin reaksiyonları, yanma hızı 1 km/s’nın üzerinde infilak olabilir. Hidrojen, 2000 °C’de hava ile, 2700 °C’de ise oksijenle yanar.

Hidrojen üretiminin en verimli yöntemi, kullanılan enerji kaynağına ve üretim prosesi sırasındaki CO2 emisyonlarına bağlıdır. Başlıca hidrojen üretim yöntemleri ve verimlilikleri: Elektroliz: Yenilenebilir enerji kaynakları kullanıldığında, elektroliz yöntemiyle üretilen hidrojen "yeşil hidrojen" olarak adlandırılır ve sıfır karbon emisyonu sağlar. Buhar reformasyonu: Doğal gazın su buharı ile tepkimesi sonucu hidrojen ve karbondioksit üretilir. Kömür gazlaştırma: Kömür, su buharı ile yüksek sıcaklıkta tepkimeye sokularak hidrojen ve karbondioksit oluşturur. Biyokütle gazlaştırma: Organik malzemelerin gazlaştırılması ile hidrojen elde edilir. Ayrıca, Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi ve Pekin Üniversitesi'nin geliştirdiği, platin bazlı katalizör kullanılarak yapılan ve 1.000 saat kesintisiz çalışabilen yeni hidrojen üretim teknolojisi de yüksek verimlilik sağlamaktadır.

Hidrojen programlama dili ifadesi, iki farklı bağlamda değerlendirilebilir: Hidrojen (yazılım). Hidrojen programlama dili. Bu ifade, mevcut programlama dilleri literatüründe bilinen bir dil değildir. Eğer belirli bir bağlamda veya projede kullanılan bir terim ise, daha fazla bilgi veya bağlam sağlanması gerekebilir.

H elementi, hidrojen elementidir. Hidrojen, sembolü H, atom numarası 1 olan kimyasal bir elementtir. Hidrojen, evrenin kütlesinin %75'ini oluşturan ve evrende en çok bulunan elementtir. Hidrojen elementinin bazı diğer özellikleri şunlardır: Periyodik cetvelde 1. grupta, 1. periyotun S bloğunda yer alır. Reaktif ametal kategorisi içinde yer alır. Doğada normal olarak moleküler halde (H2) bulunur, serbest halde bulunmaz. İyi bir iletkendir. Tatsızdır. Çok hafif bir elementtir (havadan 14,4 kez daha hafif). Kaynar noktası yaklaşık -253 derece, donma noktası yaklaşık 259 derecedir.

Hidrojen, yarı soy metal olarak kabul edilmez çünkü ametal özellikleri daha belirgindir. Hidrojen neden ametal olarak kabul edilir: Gaz halinde bulunur. İyi bir iletken değildir. Kolayca birleşme eğilimi gösterir. Korozyona karşı dayanıksızdır. Yarı soy metaller ise genellikle tepkimeye girme eğilimi düşük olan metallerdir ve bu gruba gümüş (Ag), bakır (Cu) ve cıva (Hg) dahildir.

Evren 906 basınç düşürücü, hidrojen gazı için kullanılır. Bu basınç düşürücü, 0-40 bar gaz giriş basıncına ve 0-10 bar gaz çıkış basıncına sahiptir.

Hidrojenin doğal gaza ne zaman karışacağı ile ilgili kesin bir bilgi bulunamamıştır. Ancak, Türkiye'de hidrojenin doğal gaz ile karıştırılması konusunda yapılan bazı çalışmalar şunlardır: 2021. 2023. Hidrojenin doğal gaza ne zaman karışacağı, yapılan Ar-Ge çalışmalarının sonuçlarına ve ilgili regülasyonların netleşmesine bağlı olarak değişebilir.

Hidrojen elektron dizilimi, 1s1 şeklinde yapılır. Elektron dizilimi, atomdaki elektron sayısını ve her bir yörüngedeki elektron sayısını gösterecek şekilde yazılır.

H2 ve O2 moleküllerinin Lewis yapılarını çizmek için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. H2 (hidrojen gazı) için: Hidrojen, grup 1 elementi olduğu için her hidrojen atomu 1 değerlik elektronuna sahiptir. H2 molekülünde, iki hidrojen atomu arasında bir çift elektron (iki atom tarafından ortaklaşa kullanılan bir elektron çifti) bulunur. 2. O2 (oksijen gazı) için: Oksijen, grup 16 elementi olduğu için her oksijen atomu 6 değerlik elektronuna sahiptir. O2 molekülünde, iki oksijen atomu arasında üç çift elektron (altı atom tarafından ortaklaşa kullanılan üç elektron çifti) bulunur. Daha karmaşık moleküllerin Lewis yapılarını çizmek için aşağıdaki kaynaklar kullanılabilir: knordslearning.com sitesindeki "Lewis Yapısı of H2O2" sayfası; bikifi.com sitesindeki "Lewis Formülleri ve Yapıları" biki'si; tr.khanacademy.org sitesindeki "Lewis Nokta Yapılarını Çizelim" videosu.