Hidrojen Depolama – Lignin Tabanlı Jet Yakıtı Cevap mı?

Hidrojenin Çalışmasını Sağlamak

Electrification with batteries might not be enough to replace fossil fuels in transportation, especially shipping and air travel. The same can be said for industrial processes requiring very hot temperatures. Even with recent battery technology improvements, electricity is difficult to store without heavy or too large batteries.

Uzun süredir düşünülen bir alternatif ise hidrojendir. Yeşil hidrojen yenilenebilir enerjiden üretilebildiği için, yeşil enerjiyi yoğun sıvı yakıta dönüştürmenin iyi bir yolu olur.

Ancak, yeşil hidrojen iki nedenden dolayı diğer yeşil çözümlerin gerisinde kalmıştır: hidrojen üretimi pahalıdır ve hidrojen depolanması zordur.

Üretim sorunu, geleneksel su elektrolizinden farklı birçok açıdan ele alınıyor; örneğin, yapay fotosentez, mikrodalga ve seriyum oksit, ya da nikel bazlı elektroliz, metal talaşı kullanılarak.

Depolama daha karmaşık bir sorundur, çünkü hidrojen çok uçucu, yanıcı ve en küçük atom olduğu için tutması zordur. Bu yüzden bilim insanlarının bu konuda bir atılım yapmış olabilecekleri önemlidir.

Washington State University, Pacific Northwest National Laboratory, University of New Haven ve Natural Resources Canada’da çalışan araştırmacılar, sonuçlarını International Journal of Hydrogen Energy dergisinde, In-situ dehydrogenation of lignin-based jet fuel: A novel and sustainable liquid organic hydrogen carrier başlığı altında yayınlamışlardır¹.

Hidrojen Depolama ve Taşıma

Hydrogen gas is one of the Universe’s smallest molecules, being made of only two of the lightest atoms in the periodic table. As a result, it tends to have a few characteristics undesirable for an energy carrier:

• Düşük yoğunluk.
• Uçucu ve yanıcı.
• Saklaması zor, çünkü konteynerin moleküler bağları arasından sızar.

All of these aspects of hydrogen tend to make its storage and transport expensive and technically complex.

Stela reaksiyon gösterip kırılganlaşma eğilimi de yardımcı olmaz; bu, doğal gazda kullanılan daha ucuz boru ağı yerine uzun mesafe taşımacılığı için özel bir hidrojen boru hattına ihtiyaç duyulması anlamına gelir.

An idea to avoid these issues is hidrojeni çok daha kolay yönetilebilen bir sıvı yakıt olan amonyağa dönüştürmek. However, this reduces the overall efficiency of the process. An ammonia economy would also need to have its own infrastructure built from scratch.

Lignin Tabanlı Yakıt

A new alternative proposed by the researchers is to use an experimental fuel based on lignin, an organic polymer found in plants. The fuel was developed in Pr Bin Yang’s laboratory and analyzed with nuclear magnetic resonance (NMR) at the Pacific Northwest National Laboratory.

Kaynak: Washington State University

Bu daha önce geliştirilmiş ve tarımsal bitki atıklarının sürdürülebilir havacılık yakıtına dönüştürülebileceğini kanıtladı. Bu yakıt karışımı, fosil yakıt temelli ürünlerden daha yüksek enerji yoğunluğuna sahipti ve havacılık yakıtına normalde eklenen aromatik molekülleri (karbon döngüleri) değiştirerek kirliliği azaltıyordu.

Kaynak: International Journal of Hydrogen Energy

Lignin Yakıtı Hidrojeni Taşıyor

The new research proved that this lignin sustainable aviation fuel can be used as a hydrogen carrier, without requiring energy-wasting chemical changes like for ammonia production.

Lignin jet yakıtı (LJF), kristal alüminosilikat üzerindeki platin nanopartikellere maruz kaldığında içinde bulunan hidrojen atomlarını (mono-, di- ve trisikloheksilalkanlar) serbest bırakarak çalışır.

Araştırmacılar bu sürece Lignin Jet Yakıtı Tabanlı Sıvı Organik Hidrojen Taşıyıcısı (LJF-HyC) adını verdiler.

Lignin jet yakıtının hidrojen taşıyan kısmı, nükleer manyetik rezonans (NMR) ile toplamın %18,5’ini oluşturduğu tahmin edildi.

“Bu yeni, lignin jet yakıtı tabanlı teknoloji, kolay kullanılabilir sürdürülebilir bir havacılık yakıtında verimli, yüksek yoğunluklu hidrojen depolamayı mümkün kılabilir ve depolama ve taşıma için basınçlı tanklara olan ihtiyacı ortadan kaldırır.”

Pr. Bin Yang – Washington State University Profesörü

Mevcut Altyapıyı Kullanma

Bu süreci ilginç kılan, jet yakıtı ve benzeri sıvı yakıtları taşıyan devasa bir altyapının zaten mevcut olmasıdır. Bu yüzden saf hidrojeni depolamaya ve taşımaya çalışmak yerine, LJF, hidrojenin A noktasından B noktasına taşınması için kullanılabilir.

Jet yakıtı depolaması yaygın ve ekonomik olduğu için, hidrojenin depolanmasında da kolaylıkla kullanılabilir.

“Bu yenilik, mevcut altyapıyla uyumluluk ve ölçeklenebilir üretim için ekonomik uygulanabilirlik açısından umut verici fırsatlar sunar.

Hem sürdürülebilir havacılık yakıtı hem de hidrojen teknolojilerinin verimliliğini, güvenliğini ve ekolojik faydalarını artıran sinerjik bir sistem yaratmaya yardımcı olabilir.

Pr. Bin Yang – Washington State University Profesörü

Araştırmacılar için bir sonraki adım, hidrojenasyon reaksiyonlarını geliştiren ve tamamlayan, daha verimli ve maliyet etkin hâle getiren yapay zeka destekli bir katalizör tasarlamaktır.

Hidrojen Şirketi

Plug Power (PLUG ), yakıt hücrelerine odaklanan yeşil hidrojen alanında bir liderdir. Özellikle, yakıt hücreleri 2013’ten bu yana gelirleri 8 kat artarak 40.000’den fazla forklift’i güçlendirmektedir. Ayrıca hidrojen üretimi, lojistik, ölçekli enerji üretimi ve dağıtım gibi hidrojen altyapısı inşa etmede de aktiftir.

Kaynak: Plug Power

Şirket, üretim maliyetlerini $10/kg’dan $4/kg’a düşürmek ve 2027’de üretimi 14 kat artırmak için ölçeklendirme hedeflemektedir.

Kaynak: Plug Power

2020’den bu yana üretim kapasitesini 19 kat artırmak için yapılan büyük yatırımlar nedeniyle şirket henüz kâr elde edememektedir. Bu durum, 2023’ün başından sonuna kadar gelirin neredeyse iki katına çıkmasına yol açtı. Mevcut ve öngörülen işlerin büyük kısmının Kuzey Amerika’dan gelmesi beklenmektedir.

Şirket, çözümlerini doğrudan bir mobilite yakıtı ya da elektrikli araçlara (EV) bir tamamlayıcı olarak görüyor; çünkü hidrojen, yenilenebilir enerji üretiminin gün içindeki zamanlarıyla eşleşmeyen EV’lerin şebeke üzerindeki pik şarj baskısını azaltmaya olanak tanır.

Kaynak: Plug Power

Büyük bir yakıt hücresi üreticisi olarak Plug Power, hidrojen temelli bir ekonomiye geçişten büyük ölçüde fayda sağlayacaktır. Ucuz ve güvenli bir hidrojen taşıyıcısının ortaya çıkması, hidrojenin yakıt kaynağı olarak kullanımının ekonomik yönünü kökten iyileştirecektir.

Bu nedenle, hidrojen yönüne genel bir dönüşte Plug Power, her yeni daha ucuz bir hidrojen üretme, depolama veya taşıma yöntemi icat edildiğinde yakıt hücrelerine olan talebin artmasıyla birlikte yatırım yapılabilecek iyi bir hisse senedi haline geliyor.

Çalışma Referansı:

^{1. Andrew S. Lipton et al. (2025) In-situ dehydrogenation of lignin-based jet fuel: A novel and sustainable liquid organic hydrogen carrier. International Journal of Hydrogen Energy Volume 98, 13 Ocak 2025, Pages 1275-1282}