Nanoenerji sunum

7/31/2019 Nanoenerji sunum

1/45

NANOENERJDers: Nanomalzemeler

2011 2012 Gz Dnemi

Prof. Dr. A. Aydn GKTA

Hazrlayanlar:

2008512053 Funda TURAN2007512004 Onur ARDALI2007512010 Umut CAN


2/45

NDEKLER1. Nanoteknoloji nedir?2. Nanoteknoloji ve enerji3. Hidrojen enerjisi4. Hayata geirmedeki zorluklar5. Karbon nanotplerde hidrojen depolama6. Nanoteller ile enerji7. Yakt pilleri ve nanoteknoloji8. Gne pilleri ve nanoteknoloji9. Nanoenerji temiz enerjidir.10. Solar nano enerji11. Sesten enerji retimi

12. Nanoborucuklar ile enerji iletimi13. Nanokonicikler ile enerji odaklama14. Nanosngerler ile enerji depolama15. Kaynaklar


3/45

Nanoteknoloji nedir? Nanoteknoloji, gelimekte olan ve gelecek

vaat eden bir aratrma dal olup, 1-1000nanometre boyutundaki fonksiyonel yaplarhakknda yaplan almalar olarak ifade

edilmektedir. Nanoteknoloji ve enerjiarasndaki balant elektronlar, protonlar vefotonlar gibi temel elektrik tayclarvastasyla nano-lekte esiz fiziksel

olaylarn gereklemesiyle kurulmakta olup,olduka karmaktr. Bu fiziksel olaylarn sonular, enerji bilimi ve

mhendisliinin eitli alanlarndagrlmekte olup enerji teknolojileriningelitirilmesi ynnde kullanlmaktadr.


4/45

Nanoteknoloji ve Enerji Nanoteknoloji ar kkyapsal maddelerin retimi,

aratrlmas ve bunlardanyararlanmann tekniklerizerinde alr.

Nanoteknolojiden enyoun etkileneceksektrlerden biri enerjisektrdr.

Dnyadaki yakt

rezervlerinin giderekazalmas ve bu trkaynaklarn kullanmylaoluan hava ve evrekirlilii nedeniyle son

yllarda enerji retimialanndaki aratrmalar


5/45

Nanoteknoloji ve Enerji Nanoteknolojide,

yenilenebilir ve temizenerji reten kaynaklarzerinde durulmaktadr.

Gne enerjisini elektrikenerjisine eviren filmler,gne enerjisini senerjisine eviren toplayc

sistemler ve kaplamalaruanda kullanlmaktadr.


6/45

Nanoteknoloji ve Enerji

Gne enerjisi veya kombinasyonu ilednyamzn ihtiyac olan enerjinin okdaha fazlasn gnderen gnei dahaverimli kullanabileceimiz nanoteknolojik

yaklamlarla beraber temiz enerjikayna olan hidrojenin nanoteknolojikyaklamlarnn gnlk hayatmzdaolduka fazla etkisi olacaktr.

Hidrojen enerjisi, yksek sl deeri veevreyi kirletmemesi nedeniyle gittiketkenmekte olan fosil yaktlarn yerinialacak en nemli alternatif enerjidir.


7/45

Nanoteknoloji ve Enerji Ksa srede zm bulunamazsa, 50 ylierisinde yeryzndeki doal kaynaklarn

tkenmesi beklenmektedir. Ayrca buyaktlarn evreye verdii zarar bazblgelerde ciddi sorunlar oluturmayabalamtr.

G8 lkeleri bakanlar toplantsnda hidrojenenerjisi hep gndem maddesi olmutur. Bunedenle gelimi lkelerde yeni enerji

kaynaklar zerine yaplan aratrmalara ciddidestekler verilmektedir. Bu almalar ierisinde en nemlisi hidrojen

enerjisidir; hidrojenin yksek younlukta vegvenli bir ekilde depolanmasdr.


8/45

Nanoteknoloji ve Enerji ABD Enerji Bakanl depolama orannnyzde 6y gemesi durumunda hidrojen

enerjisi ile alan otomobillerinkullanlmasnn verimli olacan belirtmitir.Fakat, hidrojenin yksek younluktadepolanabilmesi birok adan zordur.

UNAM direktr Prof. Dr. Salim rac vearatrma grubunun ABDde Dr. TanerYldrm (NIST) ile birlikte yaptklar

almalarda gei elementleri (Pt, Pd, Ti, V,) ile ilevletirilen nanotpler vemolekllere ok yksek kapasitede hidrojendepolanabileceini gstermeleri geleceinyeni enerji kaynaklar ve katalizrleri iin

byk mit vermitir.


9/45

Hidrojen Enerjisi Hidrojen havada, suda ve btn hidrokarbonkaynaklarnda olan bir maddedir. Kullanlr hale gelmesi, ayrtrlmasyla

mmkn oluyor. Hidrojeni elde ettikten sonraelde edilen hidrojenin gvenli ekildesaklanmas ve tanmas gerekli; ancak,hidrojen en hafif elementtir, en kk atomyarapna sahip olmas nedeni ile okyksek difzyon kabiliyetine sahipolduundan zellikle depolanma problemigstermektedir.

Hidrojen, patlayc bir madde ve yksekbasnl tanklarda tutulmas ve tanmasgerekiyor. Hidrojen gaz veya sv olarak safhalde tanklarda depolanabilecei gibi,fiziksel olarak karbon nanotplerde veyakimyasal olarak hidrr eklinde

depolanabilmektedir.


10/45

Hayata GeirmedekiZorluklar

retim Depolama

Tama


11/45

Karbon Nanotplerde HidrojenDepolanmas

Karbon nanotpler, grafit tabakalarn tp eklinednm halidir. aplar birka nanometre veya 10-20nanometre mertebesinde, boylar ise mikronseviyesindedir.Karbon nano yaplarn hidrojen sourma

yetenek ve kapasiteleri ok tartmal birkonudur.Teorik almalar,karbon nano yaplarnnolduka fazla hidrojen sourmakapasitesine sahip olduunu gstermekte

ise de deneysel almalar,deiik scaklkve basn durumlarna gre % 0-%10arashidrojen sourma deerlerigstermektedir.Karbon nanotpler gzenekli ve yzeyalan olduka yksek malzemelerdir.


12/45


Fiziksel ve Kimyasal ekilde hidrojenin sourulmasmmkndr.Kimyasal;hidrojenin sourulduu malzemelerle yaptba kovalent badr.Bu ekildeki kuvvetli bir badan

kurtulabilmesi ve ticari olarak kullanlabilmesi iin gerekliolan scaklk ise ok yksektir (> 500 K)Fiziksel;hidrojen molekllerinin sourulduu malzemeninyzeyine yakn ve sabit olarak durmasn salayan temelkuvvet van der Waals etkileimidir.Zayf bir kuvvet olduu

iin depolama dk scaklk ve yksek basn gerektirir(-196 C,sv nitrojen).Braklma scakl ise genellikle odascakl olduu iin fiziksel sourulma daha fazla tercihedilir.(ticari uygulamalarda)Karbon nanotplerde hidrojen depolanma srecininanlalmas daha olduka fazla aratrma gerektirmektedir.


13/45


Oda scakl ve makul birbasnta;Hidrojendepolama kapasitesi 4 wt%

Bildirilen daha yksektekrarlanmasnda zorluklargrlmtr.Dk maliyet-ok

miktarda retim yntemlerikarbon nanotpler iinmevcut deildir.


14/45

Karbon Nanotplerde HidrojenDepolanmasHidrojen bir ekilde sv zellik gstermektedir.Hidrojenin kinetik i ap 0.289 nm ve molardalmnn tamam tpler ierisinde yadaarasndadr.


15/45

Karbon Nanotplerde HidrojenDepolanmas Elastiklik modllerielikten 5 kat daha

fazladr. Tek cidarlnanotpler %14, ok

cidarllar%7,7, ilerinealkali elementleryerletirilenler ise %20arlk oranna kadarhidrojen

depolayabilirler. 20 barbasn altnda yaplandeneylerde, buoran %70e kadarkarlmtr.


16/45


17/45

Yksek performanslbilgisayarlar kullanlarakmodellenen bu yenihidrojen depolamaynteminde, titanyumatomlar karbonnanotbn yzeyine

balanabilmektedir.


18/45

Nanotpleri enbyk dezavantajmaliyetlerininolduka yksek

olmasdr. Eergelecekte ucuzretim yntemleri

geliirse, yaygnolarakkullanlabilecek hale

gelebilirler.

N ll i il


19/45

Nanoteller, yeni nesil gnegzelerinde baar ile

uyguland Nanoteller,boylaraplarndan okbykolduundan tekboyutlu kabuledilebilirler.

ekil: Silisyumaltlk zerinderetilennanotellerin kesit

taramal elektronmikroskobu


20/45

Gne gzeleri zerine yaplan

almalarn neredeyse tamam,gne enerjisini elektrik enerjisinedaha verimli dntrebilecek yenimalzemeler gelitirmeyi ve bylece bu

sistemlerin retim maliyetinidrmeyi amalar. Gne gzeleri, iki ayr tip yar

iletkenin bir araya getirilmesiyle oluanp-n ekleminden ve bu ekleminarkasnda ve nnde anot-katot grevigren elektrotlardan oluur.


21/45

Nanotellerin ve nanoparacklarngnegzelerinde kullanlmas birok avantajberaberinde getiriyor.

zellikle dk scaklklarda, ekonomikhammaddeler kullanlarak retilennanotellerin, gne gzelerinde verim artsalamas bekleniyor.

Geni gne panellerinin ve tarlalarnnkaplad alanlar gz nne alndnda,nanotel retiminin hayli byk lektegerekletirilmesi gerektii anlalyor.

Nanomalzemeler retim sonrasnda tercihen

bir sv ierisine alnp rulodan ruloyakaplama, serigrafik kaplama, pskrtmelikaplama ve injekt kaplama gibi hayli basityntemlerle kaplanabilir. Bu da gne gzesiretim maliyetini drr.


22/45

Gnegzelerininverimliliini

azaltanunsurlardan biri,gne nnhayli byk birksmnn gne

gzesinioluturan yariletkentarafndansourulamadanyansmasdr. Buproblemi ortadankaldrmayaynelik olarakyansmaynleyici ince film


23/45

Temel bilim asndan son derece nemli olantek bir silisyum nanotelin kullanld gne

gzeleri 2007 ylnda laboratuar ortamndaretilmi ve yaklak 200 pikowatt enerjiretilmitir. Bu dk enerji deeri, teksilisyum nanotel gne gzelerinin

nanoelektronik sistemlerde g kaynaolarak kullanlabileceini gstermektedir.


24/45

Nanoteknolojideki songelimeler, pillerin arj olmasresini birka dakikayadrebilir.

ABD Enerji BakanlnnArgonne UlusalLaboratuarndaki bir takmtarafndan gelitirilen yeniteknoloji, pilin yarkapasitesine 30 saniyede

ulamasn salyor.Titanyum dioksitnanotplerin kullanlmas isepilin kapasitesinin zamanla

artmasna neden oluyor.


25/45

Yakt Pilleri En genel tanm ile elektrokimyasal enerjidnm cihazlardr. Bir yakt hcresi kendi

ierisinde hidrojen ve oksijeni suyadntrrken bu reaksiyon sonucu elektrikakm retilir. Yakt hcreleri rettikleri elektrii

DC (doru akm) olarak retirler. Yakt hcrelerinin temel yakt doada bol olarak

bulunan hidrojen elementidir. Uzay programlar erevesinde gelitirilen yakt

pillerine en byk talep otomotiv sektrnden

gelmitir. Bundan baka yakt pilleri cep telefonundan

bilgisayara, bisikletten toplu tama aralarna,gemilerden uaklara, i merkezlerinden konutlarakadar bir ok alanda kullanm imkan bulmutur.


26/45

Yakt hcreleri, konvansiyonel g retim sistemlerine greaadaki stnlklere sahiptir.- evresel kirlilik oran dktr.

- Enerji retim verimi olduka yksektir.- Farkl yaktlarla alabilir. (Doal gaz, LPG, Metanol)- Egzoz ss yeniden kazanlabilir.- Modler yapdadr.- Montaj sresi ksadr.- ok yksek miktarda soutma suyu ( deniz suyu gibi )gerektirmez.

- Gvenilir bir sistemdir.- letim karakteristii uygulamada kolaylklar salar.- Gelecee ynelik olarak gelime potansiyeli oldukayksektir.- Kat atk ve grlt problemi yoktur.


27/45

Yakt Pillerinde Nanoteknoloji Nanoteknoloji; Metanolgibi bir yakttan hidrojen

iyonlar retmek zereyakt pillerinde kullanlankatalizrlerin maliyetinin

azaltlmasnda, Oksijen gibi gazlardan

hidrojenin ayrlmasnsalamak zere yaktpillerinde kullanlanmambranlarn verimininiyiletirilmesindekullanlmaktadr.


28/45

Yakt Pillerinde Nanoteknoloji

Olduka pahal olan platin bu prosestekullanlan tipik bir katalizrdr. Platinihtiyacn azaltmak iin platinin nano

boyuttaki partiklleri kullanlmakta ya daplatin yerine geebilecek bakamalzemeler kullanlarak maliyetazaltlmaktadr.

Nanoteknoloji, daha etkili membranlarnoluumunda kullanlmakta ve dolaysyladaha uzun mrl ve daha hafif yakt

pillerinin retimi salanmaktadr.


29/45

Yakt Pillerinde Nanoteknoloji Diz st bilgisayarlar gibielde tanabilen aletlerin

pillerinin yerinekullanlabilecek kk yaktpilleri gelitirilmektedir.

Metanolun yakt olarakkullanld yakt pilleri,dorudan metanol yakt pili,DMFC, olarakadlandrlmaktadrlar.

DMFCler:Konvansiyonel pillere kyasladaha uzun mrl olacakekilde, basit birmetanolkartuunu alete takabilecek

ve aleti altrabilecekekilde tasarlanmaktadrlar.


30/45

Yakt Pillerinde Nanoteknoloji Yakt depolamak ve yakt

ikmal istasyonlarkurabilmek iin ykte hafifve gvenli hidrojen yakt

tank gelitirmek birzorunluluktur. Bu tanklar inaa

edebilmek iin

aratrmaclar, hidrojenabsorplayan ve gerekduyulduunda hidrojenisalabilen arlka hafifnanomalzemelergelitirmeye


31/45

Yakt Pilleri

21. yzylda yakt pilleri, klasik pillerin,iten yanmal motorlarn ve gelenekselelektrik ebekesinin alternatifi olarakgrlyor.

Hidrojen, gnmzn herhangi bir enerjikaynandan daha verimli ve temiz,ancak fiyat, tama ve saklamaproblemleri nedeniyle petrol ve doalgazdan daha yksek.

Nanoteknoloji ise, yakt pillerini vehidrojeni gnlk hayatmza ucuz bir

ekilde sokacak teknolojik anahtarlara


32/45

Yakt Pilleri

Nanoteknolojinin, hidrojenin aralardakullanm iin emniyetli depolamayntemlerinin gelitirilmesinde ya dayakt pilleri iin saf hidrojen elde

edilmesinde kullanm potansiyeli okyksektir.

Yakt pilleri %99,95den daha safhidrojene ihtiya duyuyor.

Proton deiim membranlyaktpillerinde (PEMFC-proton exchangemembrane fuel cells) istenen saflk ise

%99,9999 dzeyindedir.


33/45

Yakt Pilleri

Yakt pillerininmevcutuygulamalarda

kullanm oran%0,5in altndadr. nk seri retim

yok ve dnyada

hidrojenistasyonlar ayda 3tane olmak zere

artmaktadr.


34/45

Gne PillerindeNanoteknoloji Konvansiyonel gne pillerinden

nemli derecede ucuza mal olabileceknanoteknolojik gne pilleri

gelitirilmitir.


35/45

Gne PillerindeNanoteknoloji Gne pillerinin nano partikller

kullanlarak retiminin avantajlar: Yksek scaklk vakum kaplama

(vacuum deposition) prosesi yerinedk scaklk prosesi retimmaliyetinin drlyor olmas,

Sert kristal paneller yerine elastikrulolarn retilmesiyle montajmaliyetinin drlyor olmasdr.


36/45

Nanoenerji Temiz enerjidir.

Nano teknolojisindenyararlanarak gnetendorudan elektrikretilmesi amalalmalarn oald ve

bu ilgi alannda kimyamhendislerinin nemlibir yer edindiigzleniyor.

almalar nmzdeki20 ila 40 yl ierisindenano teknolojisikullanarak tm dnyaenerjisinin temiz enerji

olarak teminedilebileceini aklyor.


37/45

Nanoenerji Temiz enerjidir.

ABDde, almalarda ihtiyaduyulacak enerjinin %90 nn rzgarve gneten salanmas ngrlyor.

Kalan enerji ise jeotermal ve hidrolikkaynaklardan elde edilecek.Aratrmaclar dnyann tamamnn

temiz ve yenilenebilir enerjikullanmasnn nnde hibir teknik veekonomik bir engel olmadnaklyorlar.


38/45

Solar Nano Teknoloji

Solar hcreler yakn gelecekte nanoparacklmrekkep teknolojisi kullanlarakok daha ucuza mal edilecek. Bu ekilderetilen solar hcreler gne enerjisini

elektrik enerjisine evirmeleri iin evlerinatlarna boya gibi srlebilecek.


39/45

Solar enerji: Ultra Verimli "SolarNantenna" Missouri niversitesi aratrmacsPatrick Pinhero ve ekip arkadalar,

"nantenna" olarak isimlendirdiklerimikroskobik anten gelitirdi. Bumikroskobik anten gne n hemgrnr ekilde hem de kzl tesineyakn spektrumda yakalayarak s

enerjisini %90 verimlilikte ince birgne levhas filmi yaratmak iinkullanyor. Bu rakam hala kullanlangne panellerinin sunduu verimden

%20 daha iyi.


40/45

Sesten Enerji retimi

Sungkyunkwan niversitesi'ndekiaratrmaclar, iki elektrot arasndatitreimle sese maruz kaldnda bir yk

oluturan inko oksitten mikroskobikdizeler gelitirdi. Ba aratrmac Dr.Sang-Woo Kim, "Ses gc; konumasrasnda arj edilebilir cep telefonu ve

aralarn geme sesinden elektrikreten, otoyollara yakn ses yaltmlduvarlar dahil eitli yeni uygulamalar

iin kullanlabilir." diyor.


41/45

Nanoborucuklar VastasylaEnerji letimi MIT'den bilim adamlar, karbonnanotpler zerinde alrlarken daha

nce hi tank olunmayan bir enerji etkisigzlemlediler. Yeni kefe gre, scak

hava dalgalar bu mikroskobik borulararaclyla normalden 10,000 kat dahahzl hareket ediyorlard. Yol boyuncaortamdaki ykl paracklar toplayarak

da bir elektrik yk oluturuyorlard. Budurum enerji iletiminde hala aklanmaybekleyen bir potansiyel ortaya koymakta.


42/45

Nanokonicikler ile EnerjiOdaklama

Oak Ridge UlusalLaboratuvar,"nanokonicikler"olarakadlandrdklar,enerjiyi konilerin

ucundayounlatrarak veodaklayarak esizbir zelliksergileyenmikroskobik inko

oksit koniler retti.Nanokonicikler okgemeden enerjiverimliliiniartrmak iin gnepillerine uyguland.


43/45

Nanosngerler ile EnerjiDepolamas

Teksas niversitesi aratrmaclar, "nanosnger"eklinde adlandrlan karbon nano-superkapasitrgelitirdi. Nanosngerler statik elektrik enerjisinisngere benzeyen gzeneklerinde depolamazelliine sahipler. Geleneksel superkapasitrler gibinanosngerler de kimyasal bazl pillere gre enerjiyi

daha hzl ve verimli iletebilir, fakat bu ok dahayksek kapasitede mmkn. u anda, nanosngerlerenerjiyi bir kurun-asit pilininkine edeer orandadepolama kapasitesine sahip durumda, fakat hzlgelimelerle ok yaknda lityum-iyon pilleriyle baa baduruma gelebilirler.


44/45

Kaynaklar

http://nanoteknolojinedir.com/?p=16 http://tr.wikipedia.org/wiki/Hidrojen_depolama http://www.gumushane.tv/index.php?ind=reviews&op=print_fil

e&ide=1678 http://www.nano.org.tr/ Fuel Cells, Hydrogen Energy and Related Nanotechnology

A Global Industry and Market Analysis http://kimyamuhendisleriplatformu.org/node/329 http://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-

nanoteknoloji http://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400

1530_MUSTAFA%20TIRIS_ENERJI%20NANOTEKNOLOJI.pdf

Ozdemir, B., Kulakci, M., Turan, R., Unalan, H. E., Effect ofelectroless etching parameters on the growth and reflectionproperties of silicon nanowires, Nanotechnology, Cilt 22, s.155606, 2011.

http://www.muhenturk.com/yakit-pilleri-ve-cesitleri
http://www.nano.org.tr/http://kimyamuhendisleriplatformu.org/node/329http://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400http://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400http://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400http://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400http://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400http://www.nanoproje.org/upload/DAY2_1400http://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://www.elektrikport.com/yenilenebilir-enerjinin-gelecegi-nanoteknolojihttp://kimyamuhendisleriplatformu.org/node/329http://www.nano.org.tr/http://www.nano.org.tr/http://www.nano.org.tr/http://www.nano.org.tr/http://www.nano.org.tr/


45/45

BZ DNLEDNZ

N TEEKKRLER

=)

Nanoenerji sunum

Documents

Transcript of Nanoenerji sunum