Bu konuyu heryerde görüyorum bugünlerde.Enerji fiyatlarındaki aşırı yükselme insanları arayışa sevkediyor haliyle.Bununda hem olumlu hemde olumsuz yanları var.Olumlu yanı artık herkesin bilimle haşır neşir olmaya başlaması.İnternet sayesinde de bilgi hızla paylaşılıyor.Umarım bu yön devam eder.
İşin olumsuz yanı ise yeni birşeyler bulma keşfetme güdüsüyle samimice hareket eden insanların,üzerinde çalıştıkları konu hakkında fazla akademik bilgiye sahip olmayışı ciddi sorunların ve hüsranların yaşanmasına da sebep olabilir.Umarım paylaştığım bilgiler işinize yarar:
1) Öncelikli olarak şunu belirtmek gerekir ki H2 geleceğin yakıtı.Her yerde mevcut, eldesi kolay.Ama depolaması sorun.Bu da yavaş yavaş çözülmeye başlandı.Ancak H2 içten yanmalı motorlarda değilde yakıt hücresi denilen (fuel cell) bildiğimiz şekilde bir alevli yanmanın olmadığı bir sistemde kullanılacak.Bu şekilde verim çok daha yüksek,darbesiz ve tam kontrollü oluyor.
2) İçten yanmalı bir motorda temel olarak
termodinamik verim,yanma verimi ve mekanik verim olmak üzere 3 çeşit verim söz konusudur.Termodinamik verim benzinli,lpg li motorlarda (otto çevrimine göre çalışan sistemlerde) sadece ve sadece
sıkıştırma oranı ve politropik üs diyeceğimiz bir sayıya bağlıdır.Politropik üs gazın tek,çift veya 3 atomlu olmasına göre yaklaşık olarak 1,2-1,6 aralığında olup üzerinde oynanmaya pek izin vermez.Motorda termodinamik verimi arttırmanın yolu sıkıştırma oranını arttırmaktan başka bir şey değildir ve bu da motorlarınız için sabittir.(örneğin 10,5 gibi).
3) Daha az yakıt yakmak için geriye yanma verimi ve mekanik verim kalır.Mekanik verim her motor için karakteristik olup kullanlan malzemeye ve özellikle motor temizliğine,yağlamaya ve düzgün bir soğutmaya bağlıdır.İyi ve etkili bir yağlama ile mekanik sürtünme kayıpları azaltılabilir.Ayrıca aracın şanzımanı da dişli sistemlerinden oluştuğu için en az % 15 -25 arası enerji kaybına sebep olur.Elektrikli arabalarda devir güç ilişkisi akımın frekansı ile ayarlanabildiği için şanzımana ihtiyaç duymazlar.Böylece araç büyük bir ağırlıktan ve enerji kaybından kurtulmuş olur.Kısacası mekanik verim artar.
4) Geriye ekonomiyi arttırmanın tek bir yolu kalır.Yanma verimini arttırtmak.Yanma verimi en iyisinden %78 ler civarındadır.Hatta daha da düşük olabilir.Yanma verimini arttırmanın yolunu bulmak için yanmanın ne demek olduğunu anlamak gerekir.Yanma bir benzin molekülü ile oksijen molekülünün pistonun üst ölü noktasında birleşmesidir.Maalesef bu birleşme göründüğü kadar basit değildir.Yakıt sistemin içine enjekte edildiği andan itibaren buharlaşarak moleküler düzeye kadar ayrışacak ardından da küçük hacim içinde kendisine uygun bir oksijen molekülü bulmalıdır.Yakıt molekülünün havanın içindeki azotla karşılaşma olasılığı oksijene nazaran 5 kat fazladır.Yani yakıt molekülü teorik olarak her beş çarpışmasından sadece birinde oksijene denk gelmektedir.Yakıtın oksijenle karşılaşma olasılığını arttırmak için yakıt içine ayrıca oksijen verilmesi yada türbülansın arttırılması yanma verimini arttırmanın bir yoludur.Unutmamak gerekir ki bütün bu yazılanlar saniyenin neredeyse binde 20 si kadar bir sürede gerçekleşmek zorundadır.
(örneğin twinportun en önemli özelliklerinden biride emiş havasında türbülans katsayısını arttırmasıdır.Daha fazla karışmak daha yüksek oksijenle karşılaşma olasılığı demektir.).İşte suyun hidrolizi ile pistona verilen extra oksijen burada görev alır.Peki H2 ne işe yarar?
5) Yukarıda da belirttiğim gibi yanma için yakıtın oksijenle karşılaşmasının yanında o anda da sıcaklığın o bölgede tutuşma sıcaklığında olmasına bağlıdır.Ve bununda her yerde aynı anda değil kademeli olarak gerçekleşmesi arzu edilir.Çünkü pistonun üst hacmindeki yanmanın (alevin) bujiden itibaren düzgün olarak yayılması arzulanır.Eğer alev bujiden itibaren alt ve köşelerdeki bölgelere ekzos sübabı açılana kadar ulaşamazsa yine yanma gerçekleşmeyecektir.Yada egzosda yanma gerçekleşecek bize iş vermeyen faydasız bir süreç olacaktır.Motora atılan H2 işte bu noktada devreye girer.H2 nin yanma hızı benzine nazaran 4 kat daha fazladır.Alevi hızlı bir biçimde egzos subabı açılmadan tüm noktalara iletir.Ancak burada başka bir sorun ortaya çıkar.Başka yerlerde de aynı anda alevlenmelere yada erken yanmaya yol açar.Bu da kötü ve vuruntulu yanma demektir.H2 nin yakıt takviyesi olarak kullanılacağı bir motor da H2 nin ne zaman ve ne kadar verileceği ince hesap ve dizayn gerektiren bir işlemdir.Kısacası H2 nin mevcut motorlarınıza gelişi güzel atılması tamamen sıkıntılara gebe bir durumdur.Çünkü elimizdeki mevcut motorlar buna göre dizayn edilmemişlerdir.Ayrıca bir başka sorunda melzeme mühendisliğinden bilinirki h2 'nin
hidrojen gevrekliği denen çok tehlikeli bir duruma yol açmasıdır. Hidrojen özellikle gaz halinde bilinen en küçük atom çapına sahip olduğu için her maddenin içine nüfus ederek birikime yol açar.Bu da malzemenin o yerinde strese neden olur.Bunu şu şekilde örneklemek gerekirse 3 kişilik arka koltuğa 5 kişi oturtulması neticesinde kapı tarafındakilerin iç basınc nedeniyle kapıdan dışarı doğru çıkmak zorunda kalması gibidir.Kısacası malzemede çatlak oluşur.Özellikle metal kaynaklarındaki çatlağın en çok oluşma sebebi budur.Kayak esnasında yüksek sıcaklıkla dokuya kaçan hidrojen atomları burada çatlamaya yol açarlar.Aynı şey bizim araba motorlarımız içinde geçerlidir.Çok yüksek sıcaklık ve basınç ile hidojen molekülleri bizim araçlarımızda da çatlamalara ebep olacaktır.Bu yönden mevcut motorlara h2 kullanılması çok sakıncalıdır.
Yukarıdada bahsettiğim gibi bu tip yanma verimi ile en fazla %10-15 ler üzeyinde bir iyileşme yapılabilir. Ayrıca normalde yanmayan kısımıda piston içinde H2 ve O2 ilavesiyle yakmaya başlarsanız motor dizayn sıcaklıklarının artmasına sebep olursunuz.Buda motorun mekanik aksamının erken bozulmasına yol acacaktır.Kuvvet artışı yataklarda da sıkıntı çıkarabilir.Bunun yanında manifoldu patlatabileceğinizi hiç söylemiyorum bile.Ayrıca elektroliz kabının kaza anında gaz halindeki H2 ve O2 nedeniyle alev alması kolay atlatılacak bir kazayı felakete dönüştürebilir.
12 v 5 amperlik bir güç harcayarak elde edeceğiniz H2 ve O2 size bahsedildiği gibi 80 kwlık bir motorun yarı gücünü vereceğine inanmak saflıktır.Sadece yanma verimini arttırarak zaten yakamayıpta sokağa attığımız yakıtı kazanmamıza yardımcı olur.Enerji yine benzinden gelir.Ancak bu tip bir motor baştan dizayn edilmelidir.Mevcut motorlarda kullanımı ciddi sıkıntılara yol açacaktır.
Son olarak motorlarda yanmanın çeşitli özel programlarla nasıl dizayn edildiğini anlatan bir kaç link ekliyorum.Sanıyorum yanma dizaynının nasıl yapıldığı hakkında fikir verecektir.
Saygılarımla.
piston emme simülasyonu
http://www.youtube.com/watch?v=mcJWK0N6i-o
diesel yanma alev hareket simülasyonu
http://www.youtube.com/watch?v=bQD1kugjlts
.
