Teknik Alan Teknolojik Durum redir, sürülen araçlarda, özellikle içten yanmali motorlarda, örnegin nitrojen oksit, karbonmonoksit ve uçucu organik bilesikler gibi kirleticilerin emisyonunu azaltmaya yönelik bir ihtiyaç söz konusudur. Bu amaçla, önce- likle filtre ve katalitik dönüstürücülerin kullanimiyla egzoz gazlarindan kirleticileri gidermek, ikinci olarak ise bu kirleticilerin olusumunu azaltmak için çesitli çalismalar yapilmaktadir. isleminin kaçinilmaz bir son ürünü olmaktadir. Karbondioksitin dünyanin iklim dengesi üzerinde çok olumsuz etkilere sahip oldugu ve insan kaynakli küresel isinmaya yogun bir katki sagladigi uzun süredir bilinmektedir. Dolayisiyla, karbondioksit emisyonlarinin önlenmesi, son derece arzu edilen bir hedeftir. gerçeklestirilmesi zor bir islemdir. Karbondioksitin, örnegin amin bazli solventlerin içine hapsedildigi sistemler, genis ölçekli endüstriyel kullanima yönelik olarak test edilmektedir. Ancak bu sistemler, karmasik ve pahali olmalarinin yani sira, ufak donanimlar için pratik degildir. Ayrica, daha az yakit tüketen ve dolayisiyla daha düsük karbondioksit emisyonuna sahip olan yanmali motorlar, karbondioksit emisyonlarini azaltmak üzere ge- listirilmistir ve karbondioksit yönünden nötr bioyakit bazli yakitlar kullanilmaktadir. sistemlerinin hala çok agir ve/veya enerji yogunluklarinin çok düsük olmasi, ulasilabilecek maksimum araligi sinirlandirmaktadir. Ayrica, sarj olma ve yakit ikmali süresi bakimindan, batarya ile çalisan araçlar, kimyasal yakit kullanan araçlara göre daha alt seviyede kalmaktadir. yakit hücre sistemleri gelistirilmistir. Bu tür yakit hücre sistemlerinde elektrik, hidrokarbon bazli yak itlardan ve atmosferik oksijenden elektrokimyasal olarak üretilmektedir. Ancak burada da yine tepkime ürünü olarak kar- bondioksit olusmaktadir. kullanilmasiyla önlenebilir. Ancak hidrojen, karbon bazli akaryakitlara göre daha düsük enerji yogunluguna sahiptir ve ayrica, üretim ve depolama konusunda özel sorunlar arz etmektedir. durumuyla tanimlanmistir. Tamamen yeni teknolojiler gelistirmek zorunda kalmak yerine, mevcut teknolojileri karbondioksit emisyonlarinin azaltilabilecegi ya da tamamen önlenebilecegi sekilde degistirebilmek etkinlik bakimindan daha çok arzu edilen bir durumdur. sistemi gösterilmektedir. Hidrojen gazi, bir elektroliz hücresi içinde hidrolizle üretilir, ardindan kompresörle si- kistirilir ve bir delikten çikmasi saglanir. Tercihen pik zamanlari disinda elektrik kullanilarak, hidrojenden ihti- yaç duyuldukça üretilen yalnizca küçük bir miktar hidrojen vardir. Hidrojen üretimi elektrolitik olarak düzenlenir. gösterilmektedir. Sogutularak sivilastirilmis gaza yönelik bir depolama cihazindan sivi gaz, yüksek basinçli bir pompa ile buharlastiriciya gönderilir ve sikistirilmis gaz silindirlerinde gaz durumunda siselenir. Gaz fazi, gaz separatörü vasitasiyla, yüksek basinçli pompada bulunan depolama cihazina geri gönderilir. Dolum isleminin ilk asamasinda, sikistirilmis gaz silindirleri, bir kesme vanasi vasitasiyla depolama cihazinin gaz fazindan gelen gazla doldurulur. Urünleri degistirirken, dolum sistemi, bu sekilde depolama cihazinin gaz fazindan gelen gazla yikanabilir. Bulusun Amaci devinimli motorlarda avantajli bir yakit ikmali sistemi saglamaktir. gerçeklestirilmektedir. Bagimli istemde bir baska somut avantaj tanimlanmistir. Çizimlerin Kisa Açiklamasi çizimler yalnizca bulusun konusu ile ilgili örnek teskil etmektedir. Sekil 1 Karbon bazli maddelerin termo-kimyasal kullanimi neticesinde malzemelerin temelde kapali devre ol- masini saglayan bir sistemle kombinasyon halindeki avantajli sürüs aracini sema halinde göstermektedir. Sekil 2 Avantajli sürüs aracinin bir varyantini sema halinde göstermektedir. Sekil 3 lçten yanmali motor olarak düzenlenmis bir avantajli sürüç araci örnegini sema halinde göstermektedir. Sekil 4 Avantajli sürüs aracinin içten yanmali motor olarak düzenlenmis bir baska örnegini sema halinde gös- termektedir. Sekil 5 Avantajli sürüs aracini bir araç içinde ve ayrica bu aracin yakit beslemesine yönelik muhtemel bir kapali devre örnegini, karbondioksit için geri dönüsüm sistemiyle kombinasyon halinde bulunan bir avantajli sürüs araciyla birlikte sema halinde göstermektedir. Sekil 6 Gazli yakitlara yönelik muhtemel bir besleme agi örnegini sema halinde göstermektedir. Bulusun Ornegi bulusu burada verilen özelliklerle sinirlandirma amaci tasimamaktadir. larken, kimyasal enerjinin kullanilmasi, termo-kimyasal ya da elektro-kimyasal olarak gerçeklestirilmektedir. Bu sürüs aracinda bir kapali devre bulunmaktadir. Bir baska deyisle, atmosfere herhangi bir emisyon yayma- maktadir. Mekanik çalisma yaparken ortaya çikan, özellikle karbondioksit gibi artik maddeler, yerden tasarruf saglayan bir sekilde, örnegin bir basinç tankinda son islemden geçirilir, sikistirilir ve saklanir. Saklanan gaz karisimi temelde yalnizca karbondioksit ve opsiyonel olarak su içerir. Karbondioksit çogunlukla ileri islemler için daha büyük, uygun bir cihaza aktarilir. Karbondioksitin bu sekilde geri dönüstürülmesi, avantajli bir sekilde aracin yakit ikmali ile ayni anda gerçeklesir. oksit kismen ya da tamamen tekrar kullanilmaktadir. Sekil 1'de, bulusa göre avantajli sürüs aracinin (1) böyle bir örnegi sema halinde gösterilmektedir. Basvuru sahibinin 091766840 sayili Avrupa Patent Basvurusu, termo-kimyasal islemeye ve karbon bazli maddelerin kullanimina yönelik bir yöntem ve sistemi (6) göstermek- tedir. Ancak Sekil 1*de, bahsedilen sistem (6), basit bir anlatim için son derece basitlestirilmis haliyle gösteril- mektedir. karboniara (20) ve hidrokarbon türevlerine dönüsür. Bunu saglamak için, karbon bazli baslangiç malzemesi (27), birinci ve ikinci asamada (61) sentez gaz karisimina (26) dönüstürülür ve üçüncü asamada (62), sentez gaz karisimindan (26) hidrokarboniar ve örnegin, sevk yakiti ve/veya gazli yakitlar (20) gibi baska amaçlarla kullanilabilecek diger degerli maddeler (20) üretilir. Sentez asamasindan (72) sonra geriye kalan geri dönüs- türülmüs gaz karisimi (28) temel olarak karbondioksit içerir ve gaz haline getirici ajan olarak birinci asamaya geri aktarilir. ve hidrokarbon türevleri (20) yakit olarak kullanilmaktadir. Termal veya elektrik enerjisi üreten oksidasyon tep- kimesi, hava yerine saf oksijen (22) kullanir. Oksijen, avantajli bir sekilde bir basinç tankina aktarilir. Bulusa göre, avantajli bir sürüs araci (1), örnegin, oksidasyon tepkimesiyle ortaya çikan isinin bir isi motorunda me- kanik çalismaya dönüstürüldügü içten yanmali bir motor ya da oksidasyon tepkimesinin elektrik üretmek için kullanildigi elektrikli bir motorla kombinasyon halindeki bir yakit hücresi olabilir. mede atmosferik oksijenin yoklugu nedeniyle nitrojen oksitlerin olusumunu engellerken, öte yandan sonuçta ortaya çikan tepkime ürünlerinde (21 ) temelde yalnizca karbondioksit (24) ve su buhari (23) kalir. Tepkimedeki stokiyometrik oranlara bagli olarak, ortaya çikan gazlar ayni zamanda belirli ufak miktarlarda karbonmonoksit ve tepkimeye girmemis yakit da içerebilir, ancak bunlar daha sonra karbondioksite benzer sekilde son islem- den geçirilebilir. tirilarak hacim küçültülür. Gaz karisimi (21), Sikistirildiktan önce ve/veya sonra bir isi dönüstürücü yardimiyla sogutulur, böylece gaz karisiminin hacmi biraz daha küçülür ve gaz karisiminda yalnizca karbondioksit (24) kalir, ancak opsiyonel olarak küçük miktarda karbonmonoksit ve tepkimeye girmemis yakit da kalabilir. Yogun- lasan su (23) ayrilir. karbondioksit (24), geçici olarak uygun bir rezervuarda, örnegin bir basinç tankinda sak- lanabilir. bondioksit için kapali malzeme döngüsü olusturur. Bahsedilen yöntemle, karbon bazli maddelerden ve kar- bondioksitten sivi veya gaz hidrokarbonlarin ve hidrokarbon türevlerinin üretilmesi ve daha sonra, ortaya çikan yakit karisiminin bulusa göre avantajli sürüs aracinda (1) mekanik çalismaya dönüstürülmesi mümkün olmak- tadir. Yakalanan ve depolanan karbondioksit geri dönüstürülür ve kismen ya da tamamen sistemdeki (6) ya- kitlara (20) geri döndürülür. Böylelikle, bulusa göre avantajli sürüs cihazindan karbondioksitin etkili emisyonu büyük ölçüde azaltilabilmekte ve hatta tamamen önlenebilmektedir. hiçbir sekilde karismasina izin vermeyecek sekilde biriktirilebilir. Günümüzde tüm dünyada karbondioksitin kalici ve uzun vadeli saklanmasina yönelik teknolojiler gelistirilmektedir. Ornegin, karbondioksitin bos petrol ve dogal gaz alanlarina pompalanarak kalici olarak bertaraf edilmesi denenmektedir. Bulusa göre avantajli bir içten yanmali motor (1), bir kombinasyon isleminde ilave yakit olarak hidrojen (25) kullanilarak herhangi bir sorunla karsilasilmadan çalistirilabilmektedir. Böyle bir durumda, hidrojen parçaciklari, bundan dogan isi dönüstürücüsü veya kompresörden rezidüel gaz akisi miktarinda azalmaya neden olmakta; çünkü hidrojenin oksijenle oksidasyonu ile yalnizca su olusmaktadir. bu sürüs aracinin avantajli bir çesidinde su (23), ilave bir genlestirme yöntemi olarak kullanilabilmektedir. Bu bakimdan, örnegin yanma sürecinde ilk tutusmadan sonra, dizel motorda sikistirilmis yakit-hava karisiminin spontane tutusmasindan sonra, silindire belirli miktarda su enjekte edilir. Tercihen iyice atomize edilmis bu su, egzotermik oksidasyon tepkimesinin termal enerjisi nedeniyle buharlasir. Su buhari nedeniyle gaz basincinda ve/veya gaz hacminde ortaya çikan artis, kinetik enerji olusumuna katki saglar, fakat ayni zamanda, yanma egzoz gazlarindan ve su buharindan olusan karisimin tamaminin sicakligi düser. Ancak, bu sorun olmaktan ziyade istenen bir durum olabilir, çünkü saf oksijen ile tepkimenin daha yüksek enerji yogunlugu nedeniyle büyük ölçüde daha yüksek tepkime sicakliklari ortaya çikar. Bu da, termodinamik etkinligi gelistirir, fakat ayni zamanda bulusa göre avantajli sürüs aracinin (1) parçalari üzerine daha yüksek bir yük bindirebilir. sivi halde su da konulabilir. Yüksek tepkime sicakliklarinda, asiri isitilmis su buhari, oksijene ek olarak ilave mali motor örnegi üzerinde daha detayli sekilde açiklanmis ve tanimlanmistir. Benzer sekilde, bulusa göre içten yanmali motor olarak düzenlenen avantajli sürüs araçlari, türbin ya da Wankel motoru vs. olarak da düzenlenebilir. Ilgili içten yanmali motor tipinin çalisma prensibine göre mekanik çalisma yapmak için sicak yanma gazlari kullanilir ve kismen basinçlari düsürülür. Daha sonra, gaz karisimi, yanma odasindan ayrilir. Buna göre; örnegin, bulusa göre, dört zamanli pistonlu bir motor olarak düzenlenen avantajli bir içten yanmali motorla, tutusma gazi karisimi üçüncü zamanda silindirden atilir ve ardindan sikistirilir, sogutulur ve geçici olarak depolanir. versiyonu, Sekil 3'te, tek silindirli pistonlu motor örnegi üzerinde sema halinde verilmistir. Burada gösterilen içten yanmali motorda (1), hareketli olarak düzenlenmis, birlikte kapali yanma odasini (11) olusturan bir silindir sijen (22) verilir. Bu, yalnizca sema halinde verilmistir. Ikinci devirde isei Oksijen (22) sikistirilir ve ikinci devrin sonunda, yanma odasina (11) bir besleme araci (18) ile yakit (20) verilir ve tutusturulur. Takip eden üçüncü devirde, genlesen yanma gazlari (21) mekanik çalisma yapar ve dördüncü devirle birlikte, genlesen egzoz gazlari (21), ventilasyon cihazi (12) ile yanma odasindan (11) atilir (detayli olarak gösterilmemistir). yönde isi dönüstürücüde (13) sogutulur. Dolayisiyla, bu gaz ürünlerinin (21) hacmi azalir. Suyun (23) bir kismi sogutma ile yogunlasarak ayrilir. Simdi yalnizca karbondioksitten (24) ve opsiyonel olarak artik karbonmonok- sit ve tepkimeye girmemis yakit parçalarindan olusan artik gaz, seri bagli bir kompresörde (14) sikistirilir ve en basit durumda bir basinç tanki olan depolama aracina (15) pompalanir. Sikistirma isleminden (14) yukari yönde yogunlasma asamasi (13), kompresörde (14) istenmeyen yogunlasmis su damlaciklari olusumunu azal- göre avantajli araç, hava veya benzer karisimlarla çalismadigindan, nitrojen oksit gibi havaya özgü kirleticiler olusamaz. Yanma ile olusan su, sorun olmaz ve ayrilabilir. Karbondioksit ve diger artik gazlar, depolama ara- cinda (15) tutulur ve daha sonra kullanilmak üzere saklanir. Yanmamis yakit kisimlari ya su ile yogunlasir ve ayrilir ya da karbondioksitle birlikte sikistirilir. girerek sülfür dioksit ve sülfür trioksit olusturabilir, bu da su ile tepkimeye girerek sirasiyla sülfürlü asit ve sül- fürik asit olusturabilir. Bu korozif kirleticiler, su ile birlikte, yogunlasabilir, ayrilabilir ve atilabilir. Aynisi, olusabi- lecek fosforlu kirleticiler ve ince toz parçaciklari için de geçerlidir. temel versiyonu, Sekil 4'te sema halinde gösterilmistir. Bu versiyonda, su, yanma odasina (11) yalniz sema halinde gösterilen besleme aracindan (17) aktarilir. Bu tercihen yanma tepkimesi esnasinda ya da sonrasinda, yanma odasina belirli miktarda sivi ya da buhar halinde su (23) enjekte edilecek ve iyice dagitilacak sekilde gerçeklesir. Bu su, yanma isisiyla isitilir, böylece yanma odasinda (11) bütün gaz hacmi artar ve dolayisiyla, mekanik çalisma gerçeklestirmek için mevcut gaz basinci ve/veya gaz hacmi de artar. Buna göre, ayni enerji seviyesi korunurken yakit miktari azaltilabilir. konulabilir. Bu tür bir versiyonun, yanma odasinda yanma tepkimesi mümkün olan en yüksek sicaklikta etkin sekilde gerçeklesirken ayni zamanda ortaya çikan ürün gaz akisi sicakliginin, akis yönündeki araçlari (14, 13) asiri düzeyde kirletmeyecegi kadar düsük olabilmesi avantaji bulunmaktadir. sekilde yakit (21 ) ve oksijen (22) takviyesi ile koordine edilmis haldedir. Oksidasyon tepkimesi sirasinda ortaya çikan sicaklik, isi motorunun ortaya çikan termodinamik etkinliginin mümkün oldugunca yüksek olacagi sekilde avantajlidir. Kullanilan su miktari ne kadar fazla olursa, tepkime gazlarindaki ilgili karbondioksit miktari 0 kadar düsük olur ve bu da, su yogunlastiktan sonra geriye kalan ve sikistirilacak olan gaz miktarini azaltir. isi dönüstürücüde (13) sogutulur. Su (23), gaz karisiminda (21 ) kalir ve sivi halde basinç tankinda (15) toplanir. Su (23) ayni zamanda düzenli karbondioksit (24) tahliyesi olarak tahliye edilebilir. Sekil 4fte gösterilen versiyon, Sekil 3'te gösterildigi gibi içten yanmali motorla (1) su enjeksiyonu yapilmadan da kombine edilebilir ve bunun tersi de geçerli olabilir ve bulusa göre avantajli sürüs araci (1) için genel olarak kullanilabilir. sekilde avantajli sürüs aracinin kendisi tarafindan olusturulur. Bu, bulusa göre avantajli sürüs aracinin ulasi- labilir etkinliginde bir düsüsle sonuçlanir; fakat ayni zamanda, bahsedilen sürüs araci emisyonsuz egzoz saglar. Dahasi, ayni motor ebatlarinda erisilebilir enerji çikisi daha fazladir ve bu, enerji kaybini telafi etmektedir. Ornegin; kompresör, uygun bir sanziman yoluyla, dogrudan içten yanmali pistonlu motorun krank mili ile ça- mil üzerine oturtulabilir. Gaz ürünleri genlesme sürecinin ardindan dogrudan yogunlastirilabilir ve geriye kalan gaz ürünleri üçüncü devirde yanma odasinda Önceden sikistirilir ve ancak bundan sonra ventilasyon araciyla (12) tahliye edilir. Opsiyonel olarak, asagi yöndeki kompresör (14) çikarilabilir. avantajli bir sürüs aracinda yanma odasinin tepkime karisimi (yakit (20), oksijen (22), su (23)) ile doldurulmasi çok çabuk gerçeklestirilebilir. Ikinci bir yukari vurusta, yanma gazlari önceden sikistirilir ve vurusun sonunda yanma odasindan tahliye edilir. Yukari vurusun sonunda oksijen gazi yüksek basinç altinda yanma odasina enjekte edilebilir, çünkü tam bir yanma tepkimesi için nispeten daha az oksijen gereklidir ve ilave bir genles- tirme ortami olarak su bulunmaktadir. Yanma odasina yüksek basinç altinda çok hizli bir sekilde genlestirme ortami olarak akaryakit (20) ve su (23) enjekte edilebilir. plakasina bosaltilmasi yoluyla gaz hacminin azaltilabilecegi, bir veya birden fazla isi dönüstürücü ve/veya sogutma elemani ile uygun bir kombinasyonla optimize edilebilir. yanmali isi motoru ya da Stirling motoru olarak düzenlenmesi de mümkündür. (3) örnegi olarak, Sekil 5'te sema halinde gösterilmistir. lçten yanmali motor olarak düzenlenmis, bulusa göre avantajli sürüs araci (1) ya dogrudan sürüs aksami olarak kullanilir ya da alternatif olarak ideal motor hizi araliginda sabit sekilde çalistirilir. Elektrikli sürüs aksaminda elektrik enerjisi bir jeneratörle üretilir. Bulusa göre avantajli sürüs araci (1), yakit hücresi sistemi olarak düzenlenmisse; elektrikli motor, sürüs aksami vazifesi bulunur. Karbondioksit için gaz depolama tanki (15) avantajli sekilde basinç tanki (15) olarak da düzenlene- bilmektedir. Bulusa göre avantajli sürüs araci (1), özellikle arazi ve su araçlari gibi agirliga daha az duyarli araçlar ve özellikle sehir trafigi araçlari ya da gemiler ve daha büyük tekneler için uygundur. Ayrica, aracin ebatina bagli olarak, sahada oksijen üretilmesi de mümkündür, böylece basinç tanki (32) yalnizca geçici bir depolama araci vazifesi görür ve duruma göre daha küçük olacak sekilde tasarlanabilir. depolama tanki nispeten küçük de olabilir. Yanma gazlarinin son isleminden sonra olusan yogunlasmis su geri dönüstürülebilir, böylece etkili su tüketimi ve gerekli depolama tankinin ebadi çok daha az olabilir. örnegi de gösterilmektedir. Bu bakimdan, araca (3), uygun donanimli bir yakit ikmali sistemine (41) sivi veya gaz yakitla (20) ve sikistirilmis oksijenle (22) doldurulur. Ayni zamanda, gaz depolama aracinda (15) toplanan karbondioksit (24), yakit ikmali sisteminin (41) uygun bir gaz depolama aracina geri dönüstürülür. gibi, yakit ikmali sistemi (41), yakit üretim sistemiyle (6) bir kapali devre olusturur). Sistem (6), karbon bazli baslangiç malzemelerinden (27) sivi veya gaz hidrokarbon yakitlari (20) üretir. Bu yakitlar, uygun vasitalarla yakit ikmali sistemine (41 ) tasinir. Ardindan, karbondioksit (24), uygun vasitalarla sisteme (6) tasinir ve burada, opsiyonel olarak araçtan (3) yakit ikmali sistemine (41) geri dönüstürülmüs olan karbonmonoksit ve tepkimeye girmemis yakit ile sistemin (6) kapali devresine aktarilir. olarak, bu otobüslere yalnizca islemin yakit ikmali sistemiyle yakit ikmali yapilir. Dolayisiyla, uyarlama yapil- masi gereken nispeten düsük sayida yakit ikmali sistemiyle (41) çok sayida araca (3) ulasilabilir. Bu da, siste- min bütünü açisindan daha düsük yatirim maliyeti ile sonuçlanir. mali de uygun bir ikmal agiyla (5) saglanabilir. Sekil 6'de böyle bir ikmal aginin muhtemel örnegi gösterilmek- tedir. Burada gösterilen örnekte, sistemde iki adet halka seklinde ag bulunmaktadir. agdan (51) farkli yakit ikmali sistemlerine (41) gaz veya sivi yakitlar gelmektedir. Bulusa göre avantajli sürüs araciyla, ilk geçici depolama aracinin (71) yaninda, elektrik jeneratörünün çalistirildigi bir elektrik dinamosu (43) da aga (51) baglidir. (24) aktardiklari ve bu karbondioksitin üretim sistemine (6) geri aktarildigi ikinci bir geri dönüsüm agi (52) vardir. versiyonda karbondioksit için son depolama yeri (44) de verilmistir. Karbondioksit, ikinci agdan dönüstürülür ve basinç altinda, burada devamli kalacagi tükenmis yag alanina pompalanir. baglandigi takdirde, bir yakit tanki (31) ve/veya karbondioksit için gaz depolama araci (15) tamamen devreden çikarilabilir, çünkü sabit hat sistemi bu görevi devralir. Ornegin, Sekil 6`da gösterilen elektrik enerjisi dinamo- sunda durum budur. Referans Numaralari Listesi 1 sürüs araci 11 yanma odasi 111 silindir 112 piston 12 egzoz cihazi 13 isi dönüstürücü gaz depolama araci 16 oksijen besleme araci 17 su besleme araci 18 yakit besleme araci yakit, itici gaz 21 tepkime ürünleri, gaz ürünleri, yanma gazlari, egzoz gazlari 22 oksijen 24 karbondioksit hidrojen 27 karbon bazli baslangiç malzemeleri 28 karbondioksit ile geri dönüstürülmüs gazlar 3 araç, hareketli veya sabit motor 31 yakit tanki 32 oksijen tanki 41 yakit ikmali sistemi 43 elektrik enerjisi üretme sistemi 44 karbondioksit için son depolama yeri ikmal sistemi 51 yakit ikmal agi 52 karbondioksit geri dönüsüm agi 6 karbon bazli maddelerin termo-kimyasal kullanim sistemi 61 sentez gaz karisimi üretiminde birinci ve ikinci asama 62 hidrokarbon türevlerinin ve diger degerli maddelerin üretiminde üçüncü asama 71 ilk depolama araci, yakit depolama araci 72 ikinci depolama araci, gaz ürünleri depolama araci TR