muz kabuğunun alternatif enerji kaynağı olarak

ATIKTAN ENERJİYE:
MUZ KABUĞUNUN ALTERNATİF ENERJİ
KAYNAĞI OLARAK YAKIT PİLLERİNDE
DEĞERLENDİRİLMESİ
Hazırlayan Öğrenciler
Oğuzhan YILDIRIM 8-C
Gökhan ÇETİN 8-C
Danışman Öğretmen
Melike TURAN
İZMİR, 2014
İÇİNDEKİLER
1. Proje özeti.............................................................................................................................2
2. Projenin amacı......................................................................................................................2
3. Giriş...................................................................................................................................3-4
4. Yöntem.............................................................................................................................4-.5
5. Ulaşılan sonuçlar ve sonuçların değerlendirilmesi...........................................................5-.6
6. Proje Bütçesi........................................................................................................................6
7. Proje Takvimi........................................................................................................................6
8. Kaynaklar..............................................................................................................................7
9.Proje ile ilgili fotoğraflar…………………………………………………………………………..7-8
1
Proje Adı: ATIKTAN ENERJİYE: MUZ KABUĞUNUN ALTERNATİF
ENERJİ
KAYNAĞI
OLARAK
YAKIT
PİLLERİNDE
DEĞERLENDİRİLMESİ
1. Proje Özeti
Bu projemizle, ülkemizde bol miktarda tüketilen muzun atık maddesi olan kabuğunu
günümüzde temiz enerji üretim kaynağı şeklinde yaygınlaşan yakıt pilleri için hammadde
olarak değerlendimeyi hedefledik.
Enerji elde etmek için fosil yakıtların ağırlıklı olarak kullanılması küresel ısınma ve kirliliğin
yüksek boyutlarda artmasına sebep olmuştur. Bunun yanı sıra bu kaynakların tükenebilirliği
ve hızlı nüfus artışıyla beraber rezervlerin her geçen gün azalması diğer önemli bir sorun
olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu nedenle günümüzde çevreye en az zarar verecek biçimde
üretimi, iletimi ve tüketiminin sağlanması çözülmesi gereken en önemli sorunlardan biri
haline gelmiştir. Bu durum alternatif bir yakıt ve enerji kullanılmasını gerekli kılmaktadır.
Bizde bu amaçla ülkemizdeki miktar bakımından oldukça fazla bir katı atık olan muz
kabuğunu çevreci enerji kaynağı olarak yakıt pillerinde hammadde biçiminde kullanılabileceği
düşüncesini geliştirdik.
2. Projenin Amacı
Günümüzde, küresel ısınma ve kirlilik, fosil yakıtlarının kullanılmasının da etkisiyle yaşamı
tehdit edecek bir boyuta ulaşmıştır. Projemizin amacı, ülkemizde bol miktarda tüketilen
muzun atık maddesi olan kabuğunu günümüzde temiz enerji üretim kaynağı şeklinde
yaygınlaşan yakıt pilleri için hammadde olarak değerlendirmektir.
2
3. Giriş
Ülkelerin ekonomik açıdan gelişmelerinde enerji kullanımı büyük önem taşımaktadır.
Özellikle elektrik enerjisi hemen hemen bütün mal ve hizmetlerin üretiminde, ev, işyeri ve
fabrikalarda tüketilmektedir. Hızla artan nüfus ve sanayileşmeye paralel olarak enerji
gereksiniminin
arttığı
bilinmektedir.
Bu
artışla
beraber
ekonomik
gelişmenin
de
sağlanabilmesi için gerekli olan enerjinin güvenilir, verimli ve düşük maliyetlerle sağlanması
gerekmektedir (1).
Enerji elde etmek için fosil yakıtların ağırlıklı olarak kullanılması küresel ısınma ve kirliliğin
yüksek boyutlarda artmasına sebep olmuştur. Bunun yanı sıra bu kaynakların tükenebilirliği
ve hızlı nüfus artışıyla beraber rezervlerin her geçen gün azalması diğer önemli bir sorun
olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu nedenle günümüzde çevreye en az zarar verecek biçimde
üretimi, iletimi ve tüketiminin sağlanması çözülmesi gereken en önemli sorunlardan biri
haline gelmiştir. Bu durum alternatif bir yakıt ve enerji kullanılmasını gerekli kılmaktadır.
Alternatif yakıttan istenen en temel özellikler ise, yüksek ısıl değer, zehirli olmama, çevreye
uyumlu olma, farklı enerji dönüştürücülerinde kullanılabilme ve ekonomiklik olarak karşımıza
çıkmaktadır (2).
Türkiye’de ve Dünyada atığın değerlendirilmesi durumunda enerji tasarrufunun
sağlanması,
daha
ucuz
ve
kaliteli
malzeme
üretilmesi,
atık
malzemenin
geri
dönüştürülmesiyle ülke ekonomisine katkı sağlanmasının yanı sıra hem doğal hammadde ile
ekolojik dengenin korunması hem de çevre kirliliğinin önlenmesi mümkün görünmektedir (3).
Bizde bu amaçla ülkemizdeki miktar bakımından oldukça fazla bir katı atık olan muz
kabuğunu çevreci enerji kaynağı olarak yakıt pillerinde hammadde biçiminde kullanılabileceği
düşüncesini geliştirdik.
Yakıt pilleri enerjisini kimyasal reaksiyonlardan elde eden üreteçlerdir. Farklı kimyasal
maddelerden meydana gelmektedirler. Yakıt pilleri, temiz, çevreye zarar vermeyen ve yüksek
verime sahip enerji dönüşüm teknolojileridir (4).
Yakıt pili; uygun bir yakıt ve havanın elektrokimyasal tepkimesi ile yakıt kimyasal enerjisini
doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren bir üreteçtir. Elektrokimyasal bir olay ile elektrik
üretiyor olmaları bakımından piller ve aküler ile benzerlik gösterirler. Ancak piller ve akülerin
sağladıkları enerji, içerisinde depo edilmiş olan enerji ile sınırlıdır. Yakıt pilleri ise yakıt ve
hava sağlandığı sürece bu dönüşümü sürekli gerçekleştirebilen enerji üretim sistemidir.
3
Temel olarak bir yakıt pili; elektrolit ve bunun her bir yüzeyi ile temas halinde bulunan
geçirgen-gözenekli yapıda bulunan anot ve katot elektrotlardan oluşur. Yani elektrotlar
geçirgen ve gözenekli (poroz) yapıdadır ve elektrotların arasında elektrolit yer alır. Yakıt
pilinin anot (negatif) kutbu ya da elektrotuna; gaz yakıt, katot (pozitif) kutbu ya da elektrotuna
ise; oksitleyici (hava ya da oksijen) gönderilir. Gönderilen bu yakıt ve havanın
elektrokimyasal reaksiyonu sonucunda anot ve katot arasında oluşan potansiyel farkı bir
elektron akışını ve elektriksel gerilimi meydana getirir. Reaksiyon sonrası ısı, saf su ve
karbon içerikli bir yakıt kullanılıyorsa ilave olarak karbondioksit açığa çıkar(2).
Uygulamada en sık karşılaşılan yakıt pili çeşitleri şunlardır:
Alkalin Yakıt Pili
Proton Dönüşüm Zarlı (PEM) Yakıt Pili
Fosforik Asit Yakıt Pili
Erimiş Karbonat Yakıt Pili
Katı Oksit Yakıt Pili
Direkt Metanol Yakıt Pili
4. Yöntem
1. Aşama: Muz kabuklarındaki glikozun eldesi için ön hazırlık ( Şekil 1 ):
Muz kabukları rondo yardımıyla parçalandı.100 gram kabuk atığı için 100ml saf su eklendi.
Oluşan karışım iyice ezilerek karıştırıldı. İri gözenekli bir süzgeç yardımıyla süzme işlemi
gerçekleştirildi.
2. Aşama: Süzülen karışımın içindeki özden glikozun elde edilmesi ( Şekil 2 ):
Süzme işleminden sonra elde edilen karışımın içerisine yaklaşık 1M HCl konularak asidik
hidroliz için 3-4 saat bekletildi. Bu işlem sayesinde muz kabuğunun yapısındaki glikozun
ayrılması sağlandı.
4
3.Aşama: Fermantasyon yardımıyla glikozdan etil alkolün elde edilmesi ( Şekil 3 ):
İçerisinde glikoz bulunan çözeltinin her 1litre için 1gram olacak şekilde toz maya eklendi.3-4
saat bekletildi. Böylelikle glikozdan etil alkol elde edilmesi sağlandı.
4.Aşama: Açığa çıkan alkolün saflığının arttırılması ( Şekil 4 ):
Fermantasyon sonucu elde ettiğimiz çözelti süzülerek destilasyon işlemi ile içerisindeki
alkolün saflığı arttırıldı.
5.Aşama: Elde edilen alkolün yükseltgendiği basit bir pil düzeneğinin oluşturulması
(Şekil 5 ):
Oluşturmak istediğimiz pil düzeneğinde anot ve katot uçlarını oluşturmak amacıyla yarı
geçirgen filtre (aspiratör filtresi) yardımıyla bir kabı iki bölmeye ayırdık.
Her iki bölmeye de eşit hacimde % 10 luk NaOH (sodyum hidroksit) çözeltisi koyduk. Katot
bölmesine önceden hazırladığımız %6 lık KMnO4 ( potasyum permanganat) çözeltisinden
50 ml ekledik.
Her iki bölmeye birer elektrot yerleştirip, uçlarını krokodil yardımıyla voltmetreye bağlayarak
basit bir pil hücresi oluşturduk.
Anot bölmesine bir damlalık yardımıyla elde ettiğimiz etil alkolden damlatarak voltmetrede
potansiyel farkı yaratıp yaratmadığını izledik.
5. Ulaşılan Sonuçlar ve Sonuçların Değerlendirilmesi
Destilasyon işlemi sonunda elde ettiğimiz sıvının kaynama noktası 79 – 80 0C olarak
ölçüldü. Sıvının yoğunluğu yaklaşık 0,82 g/cm3 olarak hesaplandı. Bu değerlerin saf etil
alkolün değerlerine yakın olması elde ettiğimiz sıvının etil alkol bakımından oldukça zengin
bir karışım olduğunu desteklemiştir.
Pil hücresinin katot bölmesinde kahverengi mangan dioksit oluşumunun gözlenmesi etil
alkolün yükseltgendiğinin göstergesidir ( 5 ).
Yükseltgenme olayı sonunda voltmetrede sapma gözlemlenmiştir. Böylece muz kabuğu
atığından çeşitli işlemler sonucunda elde ettiğimiz etil alkolden elektrik enerjisi elde edilmiştir.
5
Tüm ülkelerin ekonomik gelişimlerine paralel olarak enerji tüketiminin hızla arttığı
görülmektedir. Bu gelişimin ileri ki yıllarda da sürdürülebilmesi için enerji üretiminin
arttırılması gerekmektedir. Ancak enerji üretimi için çoğunlukla fosil yakıtların tercih edilmesi,
hem yarattığı ciddi çevre kirliliği hem de tükenebilir olması nedeniyle ciddi bir tehdit olarak
karşımıza çıkmaktadır.
Bunun yanı sıra çevresel problemler göz önüne alındığında katı atıkların artışı da
çözülmesi gereken bir sorundur. Bu doğrultuda farklı kaynaklardan oluşan ve çeşitlilik
gösteren katı atıkların bir kısmının tekrar kullanımı hedeflenmektedir ( 6 ). Biz projemizde
katı atıklardan biri olan muz kabuğunun alternatif enerji kaynağı olarak yakıt pillerinde
kullanılabileceğini gösterdik. Böylelikle enerji tasarrufunun sağlanması, atık malzemenin
değerlendirilmesiyle ülke ekonomisine katkıda bulunulabileceği gibi hem doğal hammadde ile
ekolojik denge korunmuş olacak hem de çevre kirliliğinin önlenmesine yardımcı olunacaktır.
6. Proje Bütçesi
Muz kabukları, toz maya, destilasyon düzeneği, beher, ısıtıcı, HCl ( hidroklorik asit ), NaOH (
sodyum hidroksit ), KMnO4 ( potasyum permanganat ), iki adet elektrot, voltmetre, krokodil,
bir adet dikdörtgen kap, yarıgeçirgen filtre
7. Proje Takvimi
01.10.2013-30.10.2013 Proje ile ilgili literatür kaynak taraması yapıldı.
03.11.2013-15.11.2013 Deney malzemelerinin tespit ve temin edilmesi.
21.11.2013-25.12.2013 Deneyin aşamalarının gerçekleştirilmesi.
02.01.2014-10.01.2014 Proje raporunun yazılması.
19.12.2011 –14.01.2012
Raporun yazılması
6
8. Kaynaklar
Erbay B.,Özsarı Ö.,Umut T.,Özdemir Y.,”Sağlık Yapılarında Isı, Ses, Yangın Yalıtımı ve
Ekonomik Analizi” , 7. Üniversitelerarası Yalıtım Yarışması Sonuç Bildirgesi, 78 – 90, 2007
Büyükmıhçı 2004
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi Sayı 2;Cilt 10- 2005
PROJE İLE İLGİLİ FOTOĞRAFLAR
7
8

Download Report