Hidrojen, periyodik tablonun ilk elementi olup, renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. En basit elementtir ve tek bir proton ve tek bir elektrondan oluşur. Hidrojen, evrende en bol bulunan elementtir. Dünya’da ise serbest halde nadiren bulunur; genellikle su (H₂O) ve organik bileşikler gibi bileşiklerin bir parçası olarak yer alır.
Hidrojenin temel özellikleri şunlardır:

1. Kimyasal Özellikler:
   • Hidrojen, kolayca reaksiyona giren ve çoğu elementle bileşik oluşturabilen bir elementtir.
   • Havadaki oksijenle birleşerek su (H₂O) oluşturur.
   • Yanıcıdır ve yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir; hidrojenin yanması sonucunda su buharı ve enerji açığa çıkar.
2. Fiziksel Özellikler:
   • Sıvı ve Gaz Halinde: Hidrojen, oda sıcaklığında gaz halinde bulunur. Sıvı hidrojen, çok düşük sıcaklıklarda (-253°C civarı) elde edilir.
   • Düşük Yoğunluk: Havanın yaklaşık 14 kat daha hafif bir gazdır, bu yüzden atmosferde yükselir.
   • Renk ve Koku: Renk ve kokusuzdur.
3. Enerji Kaynağı Olarak Hidrojen:
   • Hidrojen, yenilenebilir enerji sistemlerinde, özellikle hidrojen yakıt hücreleri ve hidrojenle çalışan motorlarda alternatif bir enerji kaynağı olarak büyük potansiyele sahiptir.
   • Yakıldığında yalnızca su buharı üretir, bu da hidrojenin çevre dostu bir enerji taşıyıcı olduğu anlamına gelir.
4. Hidrojenin Kullanım Alanları:
   • Endüstriyel Kullanım: Petrol rafinerilerinde, amonyak üretiminde, çelik üretimi ve kimyasal üretim gibi çeşitli endüstriyel süreçlerde kullanılır.
   • Enerji Üretimi: Yakıt hücrelerinde elektrik üretimi ve ısınma amaçlı kullanılabilir.
   • Ulaşım: Hidrojen, sıfır emisyonlu araçlar (hidrojenle çalışan arabalar, otobüsler, trenler) için yakıt olarak kullanılabilir.
   • Endüstriyel Fırınlarda: Alternatif yakıt olarak kullanılır.

Peki, hidrojen bu kadar mükemmel ise neden endüstriyel fırınlarda hemen kullanılmaya başlamıyor?

Hidrojen evrende en çok bulunan element olmasına rağmen, dünyamızda hidrojen gazı olarak bulunmamaktadır. Çoğunlukla su (H₂O) ve hidrokarbonlarda bulunmaktadır. Hidrojeni kullanabilmek için öncelikle H₂ olarak elde oluşturmamız gerekmektedir. Hidrokarbonlardan, özellikle doğal gazdan (CH₄) hidrojen elde edilmesi, diğer yöntemlerden daha kolaydır. Fakat hali hazırda yanabilen doğal gazı ekstra bir işlem ile sadece hidrojene indirgemek ve endüstriyel fırınlarda yakma gazı olarak kullanmak verimli bir yöntem olmamaktadır. Bu yöntemle hidrojen gazını çoğunlukla metallerde oksijen ile teması kesmek ve malzeme özelliklerini değiştirmek için kullanmaktadırlar.

İkinci yöntem ise elektroliz ile sudan hidrojen elde edilmesidir. Hepimizin ilkokulda bile yaptığımız bir deney olmasına rağmen, endüstriyel ölçekte üretmek maliyetli olmaktadır. Sıfır karbon emisyonu için, elektroliz için gerekli elektriği yenilenebilir enerji kaynaklarını elde etmek gereklidir. Bu şekilde ise ancak yeşil hidrojen elde edebilmemiz mümkün olmaktadır. Fakat şu anki koşullarda, birim enerji başına hidrojen elde etme maliyeti doğal gazın birim enerji maliyetinin yaklaşık 4 katını bulmaktadır. Teknolojinin ilerlemesiyle ve yenilenebilir enerji kaynaklarının maliyetleri düştükçe bu fark kapanacaktır ve hidrojen, alternatif yakıt olmaya bir adım daha yaklaşmış olacaktır.

Hidrojenin en önemli kullanım alanlarından biri de hidrojen pilleridir. Hidrojen pilleri ile hidrojenden elektrik üreterek araçları hidrojen ile çalıştırmak mümkün olmaktadır. Hidrojen pillerinin diğer pillere göre en büyük avantajı ise hidrojen tanklarının dolum hızlarıdır. Hidrojen tanklarının dolum hızları, şu anki akaryakıtlı araçların dolum süresi ile neredeyse eşittir ve yaklaşık 400 km menzil elde edilebilmektedir.

Hidrojenin araçlarda kullanılması arttıkça, hidrojeni elde etmek daha da ucuzlaşacaktır. Böylelikle endüstriyel fırınlarda kullanımı da artacaktır. Endüstriyel tesislerdeki sıfır karbon ayak izi hedefine daha çok yaklaşılmış olacaktır.

Endüstriyel Yakma Sistemlerinde Hidrojen Kullanılabilir mi?

Endüstriyel yakma sistemlerinde hidrojen kullanım hedefi, ilk etapta doğal gaz hatlarına %20 oranında hidrojen gazı eklenmesi şeklindedir. Bu adım ile mevcutta kullanılan boru hatları ve sistemlerin kullanılmaya devam edilmesi planlanmaktadır. Mevcut yakma sistemleri ile de birçok sistem, %20’ye kadar hidrojen kullanımını desteklemektedir. Fakat hidrojen eklenmesi, birim metreküp başına verilen enerjiyi düşürmektedir. Bu durumda kullanılan basınçların sistem kapasitesini düşürmeyecek şekilde ayarlanması gerekecektir.
Teknolojinin ilerlemesi ve hidrojenin elde edilmesinin kolaylaşması ile oran %100’e kadar arttırılması planlanmaktadır. Fakat bu planlar uzun vadelidir. İleriki yıllarda daha farklı alternatiflerin bulunup bulunmayacağı ise belli olmamaktadır.
Endüstriyel yakma sistemleri, %100 hidrojen için şimdiden hazırdır. Birçok marka %100 hidrojen yakan yakıcılar üretmiştir. Kullanılan gaz ekipmanları ise hidrojene uygun olarak üretilmektedir. Fakat bu aşamada henüz hidrojen için hat standartları ve güvenlik önlemleri için bir standart yayınlanmamıştır. Hidrojen gazı için en tehlikeli durumlar ise hidrojenin atom yapısının küçük olması nedeniyle hattan ve cihazlardan yaşanacak kaçaklar ve yakma sisteminde yaşanacak geri tepmelerdir.

Hidrojen Gazı Geleceğin Yakıtı Mıdır?
Evet, hidrojen gazı geleceğin yakıtıdır. Karbon içermemesi sebebiyle karbon azaltımı için en ideal yakıttır. Hidrojen gazı kullanımı arttıkça ve teknolojinin ilerlemesi ile hidrojenin maliyeti düşerek daha çok fırında kullanılmaya başlanacaktır. Ayrıca karbon vergilerinin artması, doğal gazın maliyetini artıracaktır. Önümüzdeki yıllar, hidrojenin geleceğini daha da netleştirecektir.

Hidrojen gazının bazı özellikleri: