24 Nisan 2010 Cumartesi

TOZ BOYUTLARINDA RADYO FREKANSLI ETİKETLER

2005 Yılında Japonya Aichi’deki Dünya Fuarını 22 milyon kişi ziyaret etti. Ziyaretçilerden bir tanesi dahi sahte bilet kullanamadı. Biletlerin sahtesi yapılamazdı çünkü her biri 0,4 mm boyunda, 0,06 mm kalınlığında çok küçük radyo frekanslı yonga ( RFID) içermekteydi. Bu yongalar giriş kapılarındaki tarayıcılara tanımlanmış bir radyo frekansı göndermekteydi.
Bu yongaların yapımcısı olan Hitachi firması şimdi daha da küçüklerinin yapmayı hedeflemekte. Geçen yıl 0,05 mm uzunluğunda, 0,005 mm kalınlıkta çalışan bir prototipinin yapıldığını duyurdu. Bu model Expo biletlerinde kullanılanların kapladığı alanın 1/64 nü kaplıyordu ve kâğıda gömülü olduğu için görülemiyordu.
Tokyo’da Hitachi’nin Merkez Araştırma Laboratuarında yonga tasarımcısı Mitsuo Usami içinde partiküller içeren sıvıyla dolu küçük bir şişeyi gösterip gülümseyerek, “Öğleden sonra güneşinde yıldız tozları gibi parlıyorlar değil mi?” dedi ve ilave etti; “Bunlar Dünya’nın en küçük yongaları”
Küçüğün Cazibesi

Bu boyutlara inilmeden önce dahi RFID etiketler ( yonga ve antenden oluşurlar) tedarik zincirinde devrim olarak kabul edildiler. Bar koddan daha pahalı olmalarına rağmen daha etkin ve verimli oldukları görüldü. Wal-Mart gibi büyük perakendeciler ürünlerinde kullanmaya başlayarak milyarlarca dolar yatırım ve işgücü tasarrufu yaptılar. Diğer bir kullanım alanları da; pasaportlarda, toplumun kullandığı otomatik geçiş yapılan yerlerdir. Hatta bazı kişiler bu yongaları deri altlarına gömdürerek evlerine ve bilgisayarlarına kolaylıkla giriş yapabilmektedir.


Hitachi’nin ana hedefi geliştirdiği bu yongayı taklit teknolojisine karşı kullanmak. Bu yongalar çeklere, senetlere, konser biletlerine, banknotlara ve hediye sertifikalarına gömülebilir.
Aichi Expo’da kullanılan bu yongalara µ-yonga (mü okunur) adı verildi. Çalışmaları çok basit olup pil ve güç kaynağı gerektirmez. Bir ürün içine filament tipi anteniyle beraber gömüldüğünde bir tarayıcıdan çıkan 2,45 gigahertz mikrodalgaya cevap olarak, ROM unda depolanmış 128 bitlik kimlik numarasını yollar. Tarayıcı ise gelen bu kimlik numarasını belleğindeki verilerle karşılaştırır, çakışması halinde ürün tanımlanmış olur.
Hitachi’nin geliştirmiş olduğu bu µ-yonga trilyonlarca nesnenin tanımlanmasında kullanılabilir. 128 bitlik bir tanımlama neredeyse sonsuz sayıda (1038 ) kombinasyona olanak sağlar. Her rakam kendi başına bir anlam ifade etmez. Ancak, bellekteki bir veri ile çakıştığında ürün hakkında girilmiş bilgilere ulaşılabilir. Geliştirilmekte olan daha küçük yongalar Toz LSI yonga olarak adlandırılmakta, bunlar da 128 bit tanımlama rakamları içerirler. ( LSI nin açılımı Large Scale Integrated dir)
µ-yonga ve toz versiyonu bulan devre tasarımcısı Usami, Japon Telekom devi NTT nin 1999 da yaptığı, “cep telefonundan internete ulaşın” reklamından esinlenerek buluşunu gerçekleştirmiş olup bir adım sonraki hayali; RFID yongaları ağ şebekesi ve hizmet vericileri: Küçük cihazlara gömülü ve sadece kimlik numaraları olan RFID etiketleri bu numaraları bir hizmet sağlayıcıya ilettiğinde, servis sağlayıcı geçerli numarayı aldığında, hizmet sağlayıcı kullanıcıya çeşitli fonksiyonları kullanımına sunacak. Dünya’nın herhangi bir yerinden internet üzerinden kişisel bilgisayarınızdaki bilgilere ulaşımı örnek olarak gösterebiliriz.
Bu nedenlerden dolayi Usami her şeye takılabilecek küçüklükte bir yonga yapımına odaklandı. Bu aynı zamanda pazarlanabilecek ucuzlukta basit ve güvenli olacaktı. Hitachi Sistem Geliştirme Laboratuarında bilgisayar güvenliği uzmanı olan arkadaşı Kazuo Takagi’den yardım istedi. Sorunu aralarında tartıştıktan sonra Usami 128-bit kimlik numarası kullanmakla tasarım yeterince basit olacak, yüksek kombinasyon imkanı sağlanacak, aynı zamanda bilgiler değiştirilemeyen ROM da saklandığından güvenlik de sağlanmış olacaktı. Yonga, ROM dan başka basit bir radyo frekans devresi ( anten ile girişimde bulunacak), bir güçlendirme devresi (akım devresini yönetmek için) ve bir saat devresi ( yonganın faaliyetlerini uyarlamak ve tarayıcı ile koordinasyonu sağlamak için) içerir.
Toz Yapımı


Toz yongalar da µ-yongalarla aynı malzemeden yapılmış ancak daha küçük alanlara sıkıştırılmıştır. Ekstra minyatür hale getirilmelerinde esas etken, ilk defa IBM tarafından kullanılan 90 nanometre silikon üstüne yalıtım ( SOI) teknolojisidir. Bu teknoloji ile yapılan işlemcilerin transistorleri bir yalıtımla kapattığı için daha az güç harcar ve daha iyi çalışırlar. Yalıtım aynı zamanda etrafına elektrik enerjisi absorpsiyonunu azaltır-sinyal gücünü arttırır-ve transistorleri ayrı tutar. Bu ayrım transistorler arası girişimi önler ve onların daha yakın bir düzenekte paket hale getirilmesine olanak sağlar ve böylece yonga boyutları da küçültülmüş olur.
Radyo frekanslı etiketler yonga ve bir dış anten içerir. µ-yongalar da aynı yapıdadır. Özel bazı uygulamalar için µ-yongalar ve toz versiyonları iç antene de gereksinim duyar, bir tanesi yonga ile beraber gömülüdür, ancak bu uygulama tarayıcıya olan uzaklığa bağlı olarak azalır. Hitachi’nin ticari dış antenli µ-yongaları için maksimum tarama mesafesi 30 cm dir. Mesafe toz modeller için de aynı olup kısadır ancak para kontrolü, güvenlik gibi birçok uygulama için yeterlidir. Firma dış ve iç antenler için bu mesafeyi artırmak için araştırmalar yapmaktadır. Firma aynı zamanda üst üste yığılı paketlerden, ambalajlardan aynı anda okuma yapabilecek teknoloji (Anticollision) üstünde de çalışma yapmaktadır. Bu teknoloji geliştirildiği takdirde market arabalarındaki ürünleri kasiyer önüne boşaltmadan hesabını ödeyebileceğiz veya tezgâh üzerinde duran aynı grup ürünler hakkında hemen bilgi sahibi olabileceğiz.
Gözetleyen Büyük Ağabey Meselesi!


Nano boyutta yongaların banknotların içine gömülmesi iyi fikir. Ancak yongalı paralar da mahremiyet konusuna dikkat edilmesi gerekir. RFID teknolojisi olduğu yerlerde meraklı kişiler etrafındaki kişilerin cüzdanındaki paraların miktarını görebilir. Kısa mesafe tarayıcıya gereksinim duyan etiketler seçmekle bu tip tacizlerden kaçınabiliriz.
Geliştirilmekte olan sonsuz küçük boyutlarda toz LSI yongalar bilimkurgu senaryolarını da çağrıştırmaktadır. Kanundışı, izinsiz toplu halk gösterisi sırasında polis göstericiler üzerine toz serper de daha sonra yollara, köprü girişlerine tarayıcı yerleştirip gösterilere katılanları yakalaması gibi. Birçok sivil toplum kuruluşu RFID e karşı mahremiyeti koruyucu kılavuz talimatlar yayımlamaktadır. Bu teknoloji için temel kullanım kılavuzu “Gizli amaçlar için kullanılamaz” olmalıdır.
Tesco süpermarket zinciri Gilette traş bıçakları paketlerine RFID etiketler koymakla hırsızlığa karşı gizli bir kamerayı aktif hale getirdiği konusunda haberler Londra’da Guardian gazetesinde yayımlanmıştır. Kişisel mahremiyet haklarını savunan avukatlar RFID etiketlerin faydalarını kabul etmekle beraber, ürün satın alındıktan sonra bu etiketlerin devre dışı kalmalarını veya sökülmelerini talep etmekteler.
Usami, RFID in sağladığı avantajların risklerini geçtiği görüşünde. Örneğin kaldırım taşlarına veya karşıdan karşıya yaya geçiş bölgelerine RFID etiket gömmekle tekerlekli sandalye kullananlara otonavigasyon sağlanabilir. Bu özellikle nüfusu yaşlanan Japonya için önemli bir uygulama. Kağıt kullanımı bile ortadan kalkabilir örnek vermek gerekirse Hitachi kompleks elektrifikasyon bağlantı şemalarını ortadan kaldırmak için kablo ve terminaller toz RFID etiketlerle donatmayı böylece montörler kablo uçları ve terminal uçlarını bir araya getirerek veri karşılaştırmasına dayanarak uygun bağlantıları bulacaklar uzun süren görsel elektrik bağlantı şemalarını incelemek zorunda kalmayacaklar.

Usami’ye göre kişi mahremiyet savunucusu avukatlarının korkuları devam edecek, minyatürleşme eğilimi devam edecek.










Kaynak: Scientific American Şubat 2008

20 Nisan 2010 Salı

KENDİ ENERJİSİNİ KENDİ ÜRETEN NANO BOYUTTA CİHAZLAR

1920 lerin saat yapımcıları kullanıcının kol hareketi ile kurulan kol saatini yapınca büyük yankı uyandırmıştı. Bugün metrenin milyarda bir küçüklükte cihazlara elektrik enerjisi üreten cihazlar yapılmakta olup, bunlara nano jeneratör adı verilmektedir.

Çok küçük çapta enerji üretebilen cihazların yapımı ile, diyabet hastalarının kan şekerini sürekli ölçen, vücuda takılabilir biyo algılayıcılar, köprülerde oluşabilecek gerilimleri algılayan algılayıcılar, zehirleri algılayabilen çevre algılayıcıları yapımı mümkün olabilecek ve tüm bu cihazlar pile ihtiyaç duymadan çalışacak.

Araştırmacılar bu minyatür cihazlar için enerji üretecek jeneratörler için değişik yöntemler denemekteler. Bu yöntemlere örnek verecek olursak, yol kenarlarında oluşan titreşimleri, sıcaklık farklılıklarını, biyokimya ve ultrasonik dalgalar ve duyabileceğimiz ses dalgaları gibi dış enerji kaynaklarını sayabiliriz. Nano boyutta cihazların en önemli avantajları, nanowatt, mikrowatt gibi çok düşük seviyede güç ile çalışabilmeleridir. Bir an için insan vücudundan sağlanabilecek güç kaynaklarını düşünelim; mekanik enerji, ısı enerjisi, titreşim enerjisi, kimyasal enerji ( glukoz olarak) ve dolaşım sisteminin hidrolik enerjisi. Bu enerji çeşitlerinin küçük bir miktarının elektrik enerjisine dönüştürülmesi birçok minyatür cihazın çalışması için yeterlidir.

Minyatür cihazlara enerji sağlama çalışmaları 1990 yılında MIT Laboratuarlarında başlar. Örneğin piezoelektrik etkisiyle yürürken elektrik üreten ayakkabı gibi. Bu yöntemde belli kristallerin gerilim altında voltaj üretmesi özelliğinden faydalanılır. Daha sonra bilim insanları çok daha küçük enerji ile çalışabilen jeneratörleri bulmalarını sağladı. Bunlara MEMS adı verildi. Silikon esaslı bu cihazların boyutları mikron ( metrenin milyonda biri), (milimetre metrenin binde biri) seviyelerinde olup araçlarda gaz pedallarına, hava yastığı sistemlerinde ve mürekkep püskürtmeli baskı makinelerinde kullanılmaya başlandı. Biyoloji ve kimya da enerji üretimi için insanlığa hizmet vermeye başladı. Son yıllarda bilim insanları piezoelektrik ve elektromanyetik algılayıcıları kullanarak titreşim esaslı jeneratörler geliştirdi. Elektromanyetik mikro jeneratör hareketli bir mıknatıs veya sarmalı kullanarak alternatif akım devresi yaratır. Bazı mikro jeneratörler MEMS boyutlarında üretilmiş olup yapımı için 1-75 cm3 hacım yeterli olup, 50 Hertz-5kHz titreşim limitleri arasında çalışırlar. Tipik bir piezoelektrik titreşim esasıyla çalışan jeneratör 2 katmanlı kurşun zirkonyum titanat olup tıpkı bir yüzme havuzu trampleni gibi tek uçtan bağlantılıdır. Yerçekimiyle aşağı doğru büküldüğünde, üst piezolelektrik katman esneme gerilimine, alt katman ise sıkışma gerilimine maruz kalır. Sonuç olarak kiriş boyunca + ve – voltaj oluşur. Kütle ileri geri titreştiğinde ise alternatif akım yaratılmış olur. Ancak bu boyutlarda jeneratör yeterince büyük olduğu için yerçekimi kuvveti kütlenin titreşiminde önemli bir parametredir.

Günümüzde Georgia Teknoloji Enstitüsü nano boyutlarda piezoelektrik güç üretimini hedeflemekte. Boyut nano seviyesine inince bazı şeyler değişmekte, yerçekimi kuvvetinin etkisi kalmamakta, kimyasal bağlar, moleküler arası çekim daha ön plana çıkmaktadır.

Yerçekimi Kuvvetinin önemli olmadığı bir ortam

Nano boyutlarda yapılan piezoelektrik kütleye yerçekimi kuvvetinin hiçbir etkisi olmaz ve cihaz çalışmaz. Cihazın kendi kendine çalışabilmesi için değişik metotlara ihtiyaç duyulur. Çalışma grubumuz mekanik enerjiyi ( vücut hareketleri, kasların gerilmesi), titreşim enerjisini ( akustik, ultrasonik dalgalar) ve hidrolik enerji ( kan dolaşımı ve diğer vücut sıvıları) gibi enerjileri elektrik enerjisine dönüştürmek için yeni buluşlar geliştirdi.

1990 Yılının sonlarında araştırmalarımı karbon nano tüplere yoğunlaştırdım. Tek bir nano tüpün mekanik, elektriksel alan yayma özelliklerini mikroskop altında ölçmek için birkaç teknik geliştirdik. Ancak, nano tüpün elektriksel özelliklerini kontrol altına alamadık. Metal oksitlerin farklı bir dünya olduğunu kavramış oldum- Nano boyutta yapıları neden keşfedemeyelim ki? 2000 Yılında argon gazı olan bir ortamda Çinko gibi bir metalin oksidini 900-1200 0C ye ısıtmakla elde edilen nano kuşaklar ve nano teller ile işe başladım. Çalışmalarımız dizili çinko oksit nano teller üzerine odaklandı. Bu tellerin her biri altıgen şekilde kolonlar halinde kristaller olup katı iletken üzerinde standart buhar-sıvı-katı süreciyle küçük tüp fırınlarda elde edilmiştir. Katalizör vazifesi gören altın nano parçacıkları safir katman üzerinde topladık. Çinko oksit tozları fırında ısıtılırken ortamdan argon gazı geçirdik ve nano teller altın parçacıklar altında oluşmaya başladı. Nano tellerin genişliği 30-100 nanometre olup uzunlukları 1-3 mikrondur. Ağustos 2005 de tellerin elektromekanik özelliklerini ölçerken mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme fikri akılma geldi. AFM ( Atomic Force Microscope) kullanarak bazı voltaj değer pikleri gözlemledik, ama ne olduklarından emin değildik. O yılın kasım ayına kadar yaptığımız sistematik çalışmalarda bu voltajın çinko oksidin piezoelektrik etkisi olduğunu anladık. Bundan sonraki adım ise tek bir nano telin elektrik akımı çıkışı sağlayan süreci saptamaktı. Çinko oksidin piezoelektrik ve yarı iletken özellikleri vardır. Bu özellikler sayesinde nano teller üzerinde piezoelektrik akım yarattık ve topladık. Piezoelektrik etki nano tel hacmi içinde elektrik alanı oluşturmuş, telin bükülen ve genleşen yüzeyleri arasında + ve – voltaj oluşturmuştu. Uygulamayı pratiğe geçirmek için nano jeneratörümüzün hepsinin birden aynı anda elektrik üretip minyatür cihazlara gönderebilecek bir seri nano tellere gereksinimi vardı. Elde edilen bu enerji pil gerektirmeyecek, titreşim veya dalga enerjilerinden dönüştürülmüş olmalıydı. Bundan sonraki adım ise nano jeneratörün gücünün arttırılmasıydı. Üç hedefi sağlamamız gerekiyordu. AFM kullanımını ortadan kaldırmak, elektrik enerjisini aynı anda sürekli üretebilecek birçok nano tel yapmak ve ultrasonik dalgalar gibi endirekt bir dalga ile nano telleri uyarmak. AFM nin yerini alacak kabarık çizgi şeklinde elektrot kullanmak suretiyle yeni bir metot geliştirdik. Deneysel düzeneğimizde sürekli doğru akımın elde edildiği ilk piezoelektrik jeneratörümüz çalışmış oldu. Cihaz bir dizi paralel çinko oksit nano teller ile yüzeye bağlanmış platin kaplı silikon elektrot içeriyordu. Elektrotu platin ile kaplamakla iletkenliği arttırmış ve akımı metal yarı iletkenden sadece bir yöne akmasını sağlayarak diod gibi davranması da sağlanmıştı. Elektrot nano tel düzeneği üstüne mesafesi kontrol edilebilir şekilde yerleştirildi ve yana doğru da hareket edebilecekti. Böylece nano teller yan yana bükülebilecekti.

Ocak 2007 den bu yana nano jeneratörü geliştirme çabası içine girdik. Başlangıçta çinko oksit nano tellerin oluşturulduğu seramik veya yarı iletken katmanlar sert ve kırılgan olduğundan kaslara veya eklemlere yerleştirilebilecek katlanabilen veya bükülebilen güç kaynağı olarak kullanılamazlardı, burada biyolojik uyumlu iletken polimerler devreye girer. Yaptığımız testler birçok esnek plastiklerin çinko oksit nano tel elde edilmesine uygun olduğunu gösterdi. Bu plastikler portatif ve esnek elektrikli eşya endüstrisinde kullanılmaya başlandı. Günümüzde nano jeneratörün servis ömrü 50 saat. En önemli sınırlayıcı etken cihaz içindeki nano tel düzeneği ve üst kısımdaki elektrotların yerleşimindeki sorunlar. Eğer elektrotlar teller üstüne hafif baskı yaparsa akım üretilemiyor. Amacımız, cihazın kompaktlaştırılması sorununu çözmek.

Nano teller belki hiçbir zaman evlerimize veya el lambalarımıza enerji sağlamayacak ancak her dakikada, bir saniye bilgi aktarabilecek algılayıcılar için mükemmel bir enerji kaynağı olacak. Gelecek yıllarda nano jeneratörler hareket eden araçların titreşimlerinden, lastiklerdeki hava basıncı farklılığından hatta kamplarda kurduğumuz çadırın tentesinin rüzgârda titreşiminden enerji toplayacaklar. Bir düşünün etrafımızda ne kadar çok enerji kaynağı var!


Vücudumuz ne kadar enerji üretiyor?


Kan Dolaşımı

0,93 Watt mekanik enerji

0,16 Watt elektrik enerjisi

0,16 Watt elektrik enerjisi / bir hareket

Nefes Verme

1,00 Watt Mekanik enerji

0,17 Watt elektrik enerjisi

1,02 Watt elektrik enerjisi / bir hareket

Nefes Alma

0,83 Watt mekanik enerji

0,14 Watt elektrik enerjisi

0,84 Joule elektrik enerjisi / bir hareket

Kollar

3,00 Watt mekanik enerji

0,51 Watt elektrik enerjisi

2,25 Joule elektrik enerjisi

Yürüyüş

67 Watt mekanik enerji

11,39 Watt elektrik enerjisi

18,90 Joule elektrik enerjisi / bir hareket

Klavye ile yazı yazmak

6,9-19 mW mekanik enerji

1,2-3,2 mW mekanik enerji

226-406 mJ elektrik enerjisi / bir hareket


Ortamdan enerji toplayıcılar

Doğadan enerji toplayan en etkileyici süreç bu işi yaşamak için yapmak zorunda olan mikroorganizmalar. Denizde yaşayan mikroorganizma Desulfuromonas Acetoxidans deniz tabanında başka organizmalar tarafından oluşturulan asetat katmanından grafit elektrotlara elektron taşır. Sonuç olarak sudan diğer bir elektrota elektrik akımı geçmiş olur. Bu tip çökelti bataryalar sayesinde toksik atıklar biyolojik olarak temizlenebilir. Aynı şekilde mikroorganizmaların katalitik faaliyetleriyle farklı karbonhidratlardan ve çökeltilerden elektrik üretilebilecek.

2004 Yılında Hindistan’da organik madde ve metabolizma süreci kullanılarak biyolojik yakıt pilleri yapıldı ve elektrik enerjisi elde edildi. Vücudumuzdaki hücre metabolizması sayesinde yeterli enerji elde edilip ilaç dozlama sistemleri, kalp atış düzenleyicileri ve teşhis cihazları çalıştırılabilecek.

Diğer bir uygulama Seebeck etkisine dayanan termoelektrik jeneratör. Temeli birbirine temas eden farklı sıcaklıkta farklı iki metal arasında elektrik potansiyeli oluşmasıdır. Sıcaklık ölçer termokopullar bu esasa göre çalışır. Termoelektrik heyecanlı bir çalışma alanı ancak cihaz iki ucu arası yeterli sıcaklık farkı oluşabilmesi için jeneratörler oldukça büyüktür. Bu nedenle nano teknolojide uygulanamasalar da bazı ticari ürünlerde uygulama alanı bulmuşlardır. 1998 de piyasaya çıkan Seiko’nun Termik kol saati kullanıcı vücut sıcaklığı ile ortam sıcaklığı farklılığından elde edilen mikro watt seviyesinde enerji ile çalışır.








Kaynak: Scientific American ( Ocak 2008)

Yazar. Zhong Lin Wang

17 Nisan 2010 Cumartesi

PLASMONIKLER

Elektromanyetik dalgaları küçük yapılar içine sıkıştıran teknoloji gelecekte süper hızlı bilgisayar yongaları ve çok hassas moleküler belirleyiciler vaat ediyor.
Işık bilgi taşımak için ideal bir ortam. Bugün Dünya’mızı ses, iletişim ve çok büyük veri iletimi sağlayan optik kablolar sarmış durumdadır. Bu devasa kapasite bazı araştırmacıları görünen ışığı ve diğer elektromanyetik dalgaları kanalize edebilen, onları yönlendirebilen foton esaslı cihazların günün birinde mikro işlemciler içinde bulunan elektronik devrelerin yerini alacağı kehanetini yapmalarına neden olmaktadır. Foton esaslı cihazların boyut ve performansları da maalesef ışınların kırılma indisleri ile sınırlı kalmaktadır. Buna neden de ışın demetlerinin dar bir boşluğa sıkıştırılmasıdır. Işını taşıyan kablonun çapı, ışık dalga boyunun en az yarısı kadar olması gerekir. Yonga bazlı optik sinyaller için bu kızıl ötesi ışın dalga boyuna yakın olup 1500 nm dir. Minimum kablo genişliği en küçük elektronik cihazlar için dahi oldukça geniştir.

Son zamanlarda bilim insanları optik sinyalleri nano boyutta cihazlara transfer için yeni bir teknoloji üzerinde çalışıyor. 1980 lerde araştırmacılar deneylerle kanıtladılar ki ışık dalgalarının doğru şartlarda bir metal ve dielektrik arasına yönlendirilmesi, ışık dalgaları ile metal yüzeyindeki hareketli elektronlar arasında etkileşime neden olmakta ( iletken bir metalde elektronlar, bireysel atomlara veya moleküllere kuvvetle bağlı değildir), diğer bir deyişle yüzeydeki elektronların titreşimi metal dışındaki elektromanyetik alana uyum sağlamaktadır. Sonuçta ise yüzey plasmonları- elektron dalga yoğunluğu oluşumudur. Tıpkı durgun bir suya taş atıldığında etrafa açılan dalgalar gibi.

Geçen on yılda araştırmacılar metal dielektrik girişiminin yaratıcı tasarımıyla, dış elektromanyetik alanla aynı frekansta, ancak çok daha kısa dalga boylu yüzey plasmonları üretebileceklerini gördüler. Bu olay plasmonların mikro işlemcide bir yerden diğer bir yere bilgi taşıyan nano boyutta tellerle yol almasına olanak tanıyordu. Bu yonga tasarımcıları için büyük bir buluştu. Daha küçük ve hızlı transistörlerin yapımına imkân verecekti. 2000 yılında California Teknoloji Enstitüsü bu teknolojiye “Plasmonics” adını verdi. Bu teknoloji sayesinde mikroskopların çözünürlüğü arttırılabilecek, LED ler geliştirilecek, biyolojik ve kimyasal algılayıcıların hassasiyeti arttırılacak, tıpta ise belli plasmonik maddelerle kanserli hücreler yok edilebilecek, hatta bazı araştırmacıların teorisine göre, bir cisim etrafındaki elektromanyetik alan özel plasmonik maddelerle değiştirilerek cisim görünmez hale getirilebilecek.

Dalga Boylarının Küçülmesi


Binlerce yıldır camcılar ve kimyacılar camın içine küçük metal parçaları katmakla plasmonik etkisiyle renkli cam eşyalar yapmaktadırlar. Bunun en güzel örneği MS 4 YY da Roma’lılardan kalma Lycurgus Kupasıdır. Normal ışık spektrumunda kupa mavimsi yeşil renktedir. Ancak, içine beyaz ışık konduğunda rengi kırmızı olmaktadır. Cam içindeki metalik parçacıkların elektronları uyarmasıyla sadece uzun dalga boylu ışınları yaymakta, kısa dalga boylu ışınlar tutulmaktadır.

Yüzey plasmonları hakkında araştırma 1980 lerde Raman Spektrofotometresi ile başladı. Temeli, numuneden yansıyan lazer ışınlarını gözlemleyerek moleküler titreşimlere göre yapı tayinidir.

Plasmonikler sayesinde yeni keşfedilmiş bir alan olan metamateryallerin doğmasına neden oldu. Metamateryaller elektron titreşimleri sayesinde olağanüstü şaşırtıcı optik özellikler gösteren materyallerdir.

İlk bakışta ışık sinyallerini yansıtmada zayıf optik özellikleri nedeniyle metal kullanmak pratik görünmeyebilir. Elektromanyetik alanda titreşen elektronlar etraftaki atomlar ile çarpışır ve hızla alanın enerjisini tüketir. Ancak metal ve dielektrik arasında plasmonların kaybı, metal içindeki kayıptan daha azdır, çünkü titreşim yapabilecek serbest elektronların olmadığı, böylece enerjinin tükenmediği iletken olmayan maddede yayılmıştır. Bu özellik doğal olarak plasmonları metal yüzeye hapseder ve dielektriğin ortaya çıkmasına neden olur. Yüzeysel plasmonik yapılar bir dalga kılavuzu olarak vazife görmesi nedeniyle elektromanyetik dalgalara metal-dielektrik sınırları arasında yol gösterici olur ve yonga içinde sinyallerin yönlendirilmesini sağlanır. Bir optik sinyalin metal içinde çok kayıp vermesine rağmen bir plasmon dalga yönlendirici sayesinde metal içinde birkaç santim yol alabilir. Metal film yüzeyi alt ve üstünde elektromanyetik alanlar etkileşim yapacağından, plasmonların frekans ve dalga boyları film kalınlığına bağlı olarak ayarlanabilir.


Nano Mermiler ve Görünmez Kılan Örtü

Plasmonik etkisiyle kanser tedavileri mümkün olabilecektir. Doktorlar dış yüzeyi 10 nm kalınlıkta altın kaplı 100 nm çaplı küçük mermileri kan dolaşımı ile kanserli hastaya şırınga ile verecek, nano boyutta mermiler tümöre yerleşecek. Tümöre kızıl ötesi lazer ışını tutulduğunda ışın deriden geçip mermilerdeki elektronları titreşime geçirerek ısınmalarını sağlayacak ve civardaki sağlıklı hücrelere zarar vermeden kanserli hücreleri yakarak öldürmüş olacaklar. Bu, tümörlü farelere uygulanmış, tümör olan bölgede hayvanın vücut sıcaklığı 37 0C den 45 0C çıktığı saptanmış, hayvanda tüm kanser belirtileri kaybolduğu saptanmıştır.
Houston’da bulunan Nanospectra Biosciences, baş ve boyun kanserleri tedavisinde kullanılmak üzere Gıda ve İlaç Kuruluşundan izin beklemektedir. Plasmonikler sayesinde galyum nitrit galyum arsenit yerine LED ler daha ucuza silikondan yapılabilir hale gelecektir.

Bilim insanları lazerin plasmonik versiyonu üzerinde ( SPASER- Surface Plasmon Amplification of Stimulated Emission of Radiation) çalışmakta olup bugün henüz bir teori halindedir. Bu tip lazerler klasik lazere göre daha sıkı lokalize olacağı için çok küçük güçte dahi çalışacak ve çok küçük cisimleri dahi uyarabilecektir. Sonuç olarak da eser miktarda tehlikeli kimyasallar dahi saptanabilecektir.

Belki de plasmoniklerin gelecekte en ilginç uygulaması nesnelerin görünmezliğini sağlanması üzerine olacaktır. 1897 de H.G.Wells “Görünmez Adam” hikâyesini yayımladı. Konu bir bilim adamının kendi vücut kırılma indisinin çevresindeki havanın kırılma indisine eşit hale getirerek görünmezlik sağlamayı başarmasıydı. ( Bir maddenin kırılma indisi, vakum içindeki ışık hızının, madde içinde ışık hızına oranıdır)

Plasmonik bir yapı radrasyon ile uyarılıp, titreşim frekansını havanın kırılma indisine eşit yapmakla ışığı yansıtamaz veya ışık yönünü saptıramaz hale getiririz, cisim ışığı yutar ve seçilen radrasyon frekansında cisim görünmez olur.

Gerçek görünmezlik, görünen ışık tayfının tüm frekanslarında bir cisim saklanabiliyorsa gerçek görünmezlik sağlanır. Böyle bir cihazı yapmak çok daha zordur.

Plasmonikler sayesinde dünyamızda gelecekteki keşifler daha değişik buluşları doğuracaktır.


Kaynak: Scientific American

15 Nisan 2010 Perşembe

RADYO FREKANSLI ETIKETLER (RFID) HERŞEYİ OTOMATİKLEŞTİRMENİN ANAHTARI

Alışkın olmadığımız radyo frekanslı tanımlama etiketleri ve okuyucuları günlük hayatımızın her aşamasında karşımıza çıkacak


Birçok faydalı ve verimli teknoloji gözümüze görünmeyecek bir şekilde günlük yaşantımızın dokusu içine kendilerini saklıyor.

On üç yıl önce SCIENTIFIC AMERICAN dergisinde bir makalede XEROX PARC dan meslektaşım olan Mark Weiser iddialı bir şekilde “Gözle görünmeyen bilgisayarlardan” bahsetmişti. Bunlar günlük yaşantımızda kullandığımız her nesne içine yerleştirilmiş, kablosuz iletişim kuran, isteklerimize aktif bir işlem yapmadan cevap verebilen bilgisayarlardır. Sabit veya hareketli olabilen bu cihazlar oluşturdukları ağ sayesinde bizler için her şeyi otomatik olarak ve görünmeden yapabilirler, biz sadece etkilerini hissedebiliriz. Weiser bu tip teknolojileri sessiz teknoloji olarak adlandırıyor.ve bu cihazlar sayesinde, sadece kendi işlerimize odaklanabiliyoruz.

Bu teknoloji ile donatılmış olan bir evde,algılayıcılar yatak odasına banyo kapısı çerçevesine, merdivene ve buzdolabına yerleştirilebilir, bu sayede eve gelen bir paketin, elbiseleriniz üzerine yerleştirilmiş olan mikro elektronik etiket algılanır ve üzerindeki bilgiye göre hareket eden evdeki merkezi bilgisayara aktarılır.
Bilgisayar yatağınızdan çıktığınızı algılayarak mutfaktaki kahve makinanızı çalıştıracak, banyoya girdiğinizde duş aktif hale gelecek ve su istediğiniz sıcaklığa ayarlanacaktır. Merdivenlerden aşağı indiğinizde daha önceden tostunuzu içine koyduğunuz makinanız kahvaltınızı sıcak olarak size sunacaktır. Buzdolabınızı açtığınızda ise dolap size süt kalmadığını, ayrıca salata sosunun son kullanma tarihinin geçtiğini, atılması gerektiğini hatırlatacaktır.

Bu gün RFID- Radyo frekansı tanımlama sistemine dayanan teknolojiler Weiser’in hayallerini gerçeğe dönüştürmek üzere. Bu sistemler içinde kimlik bilgileri ve gerekirse daha başka bilgiler içeren mikro elektronik etiketler ile otomatik olarak okuma yapan ve şifre çözebilen algılayıcılardan ibarettir.

RFID donanımlı evler, konferans salonları, ofisler ve araçlar henüz daha epey uzakta, fakat RFID teknolojisi sınırlı olarak kullanılmaktadır. Bir pirinç tanesi kadar küçük olan mikro etiketler şimdi kimlik kartlarında bilekliklerde araba camlarına yapıştırılan otomatik gişe tanımlama etiketlerinde, taşıt tanıma sistemlerinde ve canlı hayvanların kulaklarına takılan etiketlerde bulunmakta ve yeni yeni hırsızlığa karşı araba kontak sistemlerine, oyuncaklara ( Hasbro Yıldız Savaşları karakterleri) ve ürünlerde yer almaya başlamıştır. Bunlar aynı zamanda oto yarışlarında zaman tutarlar. Geçen yıl Meksika’da bir şirket çocukların derileri altına böyle bir mikro etiket yerleştirerek çocuk kaçırılması olayına karşı önlem alma servisine başlamıştır.

Yakın dönemde, RFID mikro etiketleri uçak bagaj etiketlerinde ( British Aırways bu konuda yoğun denemeler yapmakta) ve kağıt paralar içine de yerleştirilerek kalpazanlığın önüne geçilecek ve hükümetlerin banknot akışını daha net takip etmesi sağlanacaktır. ( Japon Hitachi bu konuda çalışmalarını tamamlamak üzere olduğunu belirtti) Bunlardan başka perakende, güvenlik, nakliye, üretim, ve ulaşım sektörü RFID teknolojisini test etmeye veya kullanmaya başlama aşamasında.

Ancak RFID teknolojisinin de olumsuz yönleri yok değil: Geliştirilmesi önemli sosyal sorunları da beraberinde getiriyor yaygınlaştıkça özel yaşantımızda, etik ve hukuki konularda sorunlar doğacaktır. Tartışmalar hali hazırda başladı: 2003 yılı ortasında iki büyük perakendeci, ABD de Wal-Mart ve uluslararası hazır giyim üreticisi Benetton toplumdan gelen tepkiler üzerine (etiketlerden toplu tüketici davranışlarını izlendiği için) mağaza içinde yapılan geniş kapsamlı envanter sayımı ile ilgili RFID testlerini iptal etti.

İşin Aslı

RFID Teknolojisi, güç verilmemiş başka bir deyişle pasif olan, pil ve bakım gerektirmeyen, bir elektronik devreye (mikro etikete) dışardan bir okuyucu tarafından fasılalarla enerji gönderilerek aktif hale getirmektir. Aktif hale geçen mikro etiket okuyucu ile bilgi alışverişinde bulunur. Mikro etiketler bir silikon yongaya bağlı anten içeren,cam veya plastik içine gömülü çok küçük elektronik devrelerdir.

Mikro etiketler birçok faktöre bağlı olarak, özellikle fonksiyonuna bağlı olarak frekanslarına göre değişik şekilde çalışırlar. İlk başlangıçta RFID mikro etiketler 13,56 megahertz de veya daha aşağısında çalışırdı. Halen yoğun olarak kullanılan bu etiketler okuyucudan bir metreden daha az mesafede olmalı ve zayıf algılama gösterirler ( Birden fazla mikro etiket karşısında okuyucu hızla algılama yapamaz)

Daha gelişmiş yüksek frekanslı mikro etiketler şimdi bir okuyucunun birden fazla etiketi hızla okumasına olanak sağlamakta ve hatta yanlışlıkla bir markette, dolu olan raflarda bireysel olarak ürünleri algılayabilmektedirler. ( Bu teknolojinin temel amaçlarından bir tanesi karmaşık olarak doldurulmuş bir market arabasındaki ürünlerin fiyatlarının ürünler arabadan çıkartılmadan hızlı bir şekilde taranarak saptayabilmektir. Mükemmel bir hale geliştirildiklerinde hesap ödeme işlemleri kolaylaşacak ve kasa önünde işler hızlanacaktır.)

Yüksek frekanslı mikro etiketler daha uzaktan okunabilmelerine rağmen menzilleri ancak birkaç metre olacaktır.(Mikro etiketler bir okuyucunun anteninden gönderilen zayıf bir sinyalle aktif hale gelirler) Geliştirilmiş mikro etiketler ilk modellerinden daha fazla bilgi taşıyabilirler bu da üreticilerin sadece basit bir kimlik bilgisinden başka bilgilere de ulaşmasını sağlar. Bugün bazı araçlarda lastiklere yerleştirilmiş mikro etiketler, araç hareket halindeyken hava basınçlarını okuyarak değerlendirebilmekte. Michelin, Philips Semiconductor ve BMW seri üretim amaçlı prototipler geliştirmişlerdir.


Günümüzde RFID

RFID mikro etiketli cihazlar artık girilmesi özel müsaade gerektiren yerlere girmek için kullanılan veya kapı açmak için kullanılan manyetik bantlı kartların yerine geçmektedir. En çok karşılaşılan RFID kullanımı otomatik geçiş sistemleridir. Okuyucu mikro etiket kimliğini okur ve hesapta önceden ödenmiş meblağdan ücreti çıkararak işlemi tamamlar.

RFID sistemi bundan başka ilk olarak paket servislerinde Universal Parcel Code (UPC) optik olarak çok kısa mesafelerden okunabilen kasa ödemelerinde, sayım işlemlerinde kullanılan bar kodların yerini almıştır. RFID mikroetiketleri bar kodlardan farklı olarak ürünün ambalajı içine gömülebilmekte böylece sahtekarlığa önlem gibi daha stratejik amaçlar için de kullanılabilmektedir. Bunlara ilave olarak bazı RFID mikroetiketleri daha sonra tekrar kullanmak üzere okuyucuların hafızalarına yeni bilgiler de girmesine olanak tanımaktadır. Örneğin mikroetiket ile okuyucu arasındaki her bilgi alışverişinde zaman, tarih ve etiketi giren kişi kimliği de kaydedilir. Bu olanakla örneğin bir aracın izlenmesi kolay olabilir, nerede üretilmiş, ne zaman satılmış kaçıncı satılışı, önceki sahipleri kimler, servis geçmişi,ve kazaları vs. bilgilerine ulaşılabilir.

Teknolojiyi kullanan İş sektörlerinin büyümesine bağlı olarak, uzmanlara göre özellikle perakende sektöründe 2010 yılına kadar RFID bol miktarda kullanılacak. Diğer bir uzman grubuna göre ise mikro etiketlerin yeterince ucuzlayıp yaygın kullanımı 2015 leri bulacak.

Yakın Gelecekte

RFID teknolojisinin kullanımı, malların fabrikadan mağazalara gidişine kadar izlenmesi ile başlayacak, mağazalara bir kere girdiği zaman, son tüketici trendlerini izlemek de mümkün olduğu için toplumun tepkisini çekmektedir. Son zamanlarda Wall-Mart 100 tedarikçisinden gönderdikleri ürün ambalajlarına RFID etiketi koymasını talep etmiş, aynı şekilde Amerikan Savunma Bakanlığı 2005 yılına kadar tedarikçilerine RFID teknolojisine uyum sağlamalarını talep etmiştir.

RFID teknolojisinin perakendecilikte kullanımının kaçınılmazlığı, perakendecilere çok cazip gelmiştir. Wall-Mart’ın Gillette ile partnerliği beraberinde başlattıkları mağaza içi test uygulaması RFID yetenekli, okuyucu monte edilmiş, milyonlarca Gillette ürününün hareketinin takip edildiği, akıllı rafların değerlendirilmesini gündeme getirdi. (Prensipte her RFID etiketine tahsis edilmiş 96 bitlik kod, Dünya’daki her bir kişinin 50 katrilyon etikete sahip olması demektir). Mağaza raflarındaki her bir ürünün tek tek okunması işin en zor kısmı olarak kabul edilmektedir.

RFID Akıllı etiket sistemi sayesinde hem işçilik maliyetleri düşmekte, hem de raflar sürekli dolu kaldığından karlılık artmaktadır.Eğer sistem stok seviyelerini kontrol ediyor ise, artık çalışanların bu işle ilgilenmesinin gereği yoktur. Bilgisayar stok seviyesinin aşağı indiğini saptadığında otomatik olarak birilerini uyararak sipariş miktarını artırır veya doğrudan üretici ile temas ederek sipariş açar. Envanter etiketleri programlanabildiğinden sistemin başka faydaları da var. Bilgiler ürünün nerede üretildiği veya satıldığını içerebilir. Tıpkı hırsızlığa karşı kullanılan zımbalanmış manyetik etiketler gibi RFID envanter etiketleri mağazadan çıkarken saptanarak hırsızlıkların önüne geçilebilir. (hırsızlık olayları yılda 50 milyon dolara mal olmaktadır)

Wal-Mart yetkilileri, depolarında daha az etiket ve daha az hesaplama gerektiren RFID’in perde arkasında kalan becerilerinin geliştirilebilmesi için mağaza içi testlerini durdurduklarını söyledi. Bu belki doğrudur, endüstrinin içinde olanların ifadelerine göre RFID etiketler şahsi mahremiyetin içine çok girmekte ve karar vermede çok önemli rol oynamaktadır. Bu ters reaksiyona pek şaşırmamalıyız, Benetton da müşterilerinin eleştirisi üzerine mağaza içi uygulamalarına son vermiştir. Benetton denemelerinde RFID etiketlerini içinde çeşitli renklerde ve ölçülerde giysiler olan kolilerde denemiş ve evvelden işçinin tek tek her elbise için yaptığı muayene adımını süreçlerinden kaldırmayı istemiştir.

Procter & Gamble, Canon ve International Paper tarafından depolama ve envanter işleri için diğer testler sürdürülmektedir. Geçen baharda Alman zincir marketler grubu olan Metro, RFID envanter sistemini uygulayan, RFID etiketlerini okuyabilen , akıllı raflar içeren, “Geleceğin Mağazası” adlı mağazasını açtı. Bunlara ilaveten etiketlenen market arabaları sayesinde mağaza içi müşteri trafiğini ölçümlemeye başladı ve duruma göre daha fazla gişe açılmasını otomatiğe bağladı. Metro’daki bu pilot çalışma Intel, SAP ve bundan başka içinde Hewlet Packart, Cisco ve Philips in de olduğu 30 firma tarafından yürütülmektedir.

Gelecekte

RFID envanter sistemleri hala Weiser’in vizyonunu tatmin etmemekte, cünkü henüz günlük işleri yapmamızda bizlere yardım edemiyor. Tost makinaları, oyunlar, eğlence sistemleri ve diğer sistemler içinde evimizin içinde dağılmış olan bilgisayarlar ve elektronik yongalar halen bizim daha az değil, daha çok dikkat harcamamızı gerektiriyor. Halen düzinelerce sistemi düzenleyip bilgi aktarımında bulunmamız, bir yanlış olduğunda ise, nerede yanlış yaptığımızı araştırmamız gerekiyor. Bir kol saatini ayarlamak veya televizyonu açmak gibi basit işler bir kullanma kılavuzu gerektirir. Gelecekte çok fazla iş yapmamamız için, basit bir hesap işletim sistemine değil de Intel’den David L.Tennenhouse’un söylediği gibi proaktif bir hesaplama sistemine ihtiyaç duymaktayız.

Kapsamlı bir uygulama için gerekli proaktif programlama için içinde bulunulan ortamın her tarafına RFID okuyucuları yerleştirilmesi gerekir. Geleceği düşünenler iki ana tip proaktif RFID ağı üzerinde düşünüyor. Her ikisi de bir çok RFID etiketi okuyabilen ve bilgileri kendi kendine çalışan bilgisayarlara aktaran birbirleri ile de iletişim kurabilen okuyucular içerir.

Bu okuyuculardan bir tipi sabit olarak belli yerlere yerleştirilir ve kablolarla birbirlerine bağlanır, (bazılarında algılayıcılar olur, bazen de hareketli okuyucular yanlarından geçerken etiketleri okuyabilir). Bu cihazlar etiketlere enerji göndererek okur. Bu tip bir ağ bir köprüye monte edilebilir. Betona bağlantı noktaları içine gömülü olan etiketler köprünün maruz kaldığı gerilimi, konstrüksiyondaki değişim, bir deprem esnasında esneme limitlerinin aşılıp aşılmadığı saptanabilir. Okuyuculara enerji ise bildiğimiz AC kablolarından veya sistem içi ağ kablolarından verilir ve internet bağlantısı da yapılarak bilgilerin gerekli önlemleri ve faaliyetleri planlayacak bilgisayarlara aktarımı sağlanır

İkinci tip sistem ise belli bir amaca hizmet eden telsiz ağ sistemidir. Tüm okuyucular ve etiketler sürekli olarak yerlerinde bulunmaz, bunun yerine RFID okuyucular kullanılmıştır ve nereye ihtiyaç duyulmuş ise oraya yerleştirilmişlerdir etrafını çevreleyen etiketleri okurlar: bazı etiketler sabitlenmiştir, bazılarında algılayıcı bulunabilir, bazılarında bulunmaz; bazıları bir cihaza veya insanlara takılı olup hareketlidir. Okuyuculara bir güç kaynağına yakın ise AC güç ile enerji sağlanır aksi taktirde batarya ile çalışırlar. Bu okuyuculara ağ düğümü de denir ve birbirleriyle kısa menzil telsiz iletişimi kurarlar: Bilgi ağ sistemi boyunca düğümden düğüme ilerleyerek çıkış düğümünden internet bağlantısına ulaşırlar.

Okuyucular koyarak millerce karelik bir alana serpiştirilmiş etiketlerden okuma yapan özel amaçlı sistemler kurabilirsiniz. Böyle bir sistem sayesinde daha sağlıklı hava tahminlerinde bulunabiliriz.

Bürolarda özel amaçlı RFID sistemleri birçok iş başarabilir. Okuyucular odalara yerleştirilmiş etiketler sayesinde oda sıcaklıklarını okuyabilir ve merkezi klima sistemi sayesinde oda sıcaklıkları ayarlanabilir. Diğer bir okuyucu grubu çalışanların diz üstü bilgisayarlarındaki güvenlik etiketlerini kontrol eder, çalışanlarla merkezi sistem arasında bilgi alışverişini organize eder. Her türlü algılayıcı ağı tasarımı Los Angeles’deki California Universitesi “Gömülü algılayıcı ağları bölümünde Deborah Estrin, Berkeley’de David Culler, Washington Üniversitesinde Gaetano Bornello, Intel ve Santa Clara’dan Crossbow, Berkeley’den Dust Inc., San Diego’dan Sensoria’nın da dahil olduğu daha birçok küçük şirket tarafından incelenmektedir.

Duyarlı Çevre

Ne zaman ki RFID ağ sistemi her yere yerleşecek, bizler etiketler ve bilgisayar sistemlerine bilgi aktaran okuyucular ile çevrilmiş olacağız, Weiser’in hayal ettiği gibi bilgisayar günlük işlerimizle fark edemeyeceğimiz bir şekilde iç içe girmiş olacaktır. Bu derece bir entegrasyonla RFID sistemi bizi en basit işlerimizde dahi destekleyecektir. Örneğin, RFID ile takviye edilmiş bilgisayar parçaları birbirleriyle bağımsız olarak “konuşacak” ve bağlantılarını oluşturacaklar. Intel’deki meslektaşım Trevor Pering seyyar bilgisayarların çevresiyle otomatik telsiz iletişim ağı kurabileceği bir sistem geliştirdi. Eğer bir telsiz ağ kurabilme (bluetooth gibi) kabiliyeti, ve RFID etiketi olan bir yazıcı alırsanız, ambalajı açtığınızda bilgisayarınız yazıcının RFID etiketini okuyacak ve bir sürü karmaşık tanımlama işlemine gerek kalmadan yazıcınız bilgisayarınıza bağlanmış olacaktır.

Muhtemel RFID uygulama seçenekleri çok geniş olup hatta Alzheimer hastalarına yardımcı olmaya kadar uzanmaktadır. Intel’den Eric Dishman akıl hastalığı sorunu olanlar için, onların toplumda bağımsızca hareket edebilmesi için bir sistem geliştirmeye çalışmaktadır. Prototip olarak geliştirilen bir sistemde bir fincan çay yapmak için gerekli her nesne etiketlendi, eğer hasta en az iki nesneyi seçerse –şeker kavonozu ve çay poşetini diyelim, sistem nesnelerin birbirleriyle olan konumlarını ve kimliklerini tanımlayarak devreye girerek hastaya yardımcı olacak ve hatta işlem sırasını takip ederek hastanın takıldığı yerde sesle yardımda dahi bulunabilecektir.

Tamamen farklı bir ortamda, PSA Şirketi, Hutchinson-Whampoa, ve P&O Ports – Dünya’nın en büyük üç liman işletmecisi- Muhtemel terör eylemlerine karşı ( nükleer, kimyasal, biyolojik ve silah kaçakçılığı) konteynerlerini RFID etiketleri ile donatmayı planlamaktadır. Şimdilik sadece konteyner yetkisiz bir kişi tarafından açılmış mı? Ancak bu kontrol edilebilmektedir. Bu uygulama daha da genişletilerek konteynerin yolculuğa çıktığı ilk limandan başlayarak uğradığı limanlar, aktarmaları, içine konan malzemeler tespit edilebilecek ve bir sonraki okuyucuya bu bilgiler aktarılabilecektir.

Doğal olarak PDA lar ( el bilgisayarları) da RFID etiketi okuyabilecek şekilde tasarımlanacak ve böylece bizler de çevremizdeki RFID etiketleri sayesinde proaktif olarak yardım alacağız. Tren istasyonundaki etiketli bir işaretten el bilgisayarınız bir bir web adresi alabilecek, gayrimenkul satıcıları satılık ev ilanlarını RFID etiketlerle duyuracak siz arabanızla gezerken el bilgisayarınız bu etiketlerdeki bilgileri okuyarak size ev hakkında detaylı bilgi toplayacak, evin fotoğrafını görebileceksiniz.

Önemli teknik sorunlar nedeniyle tam anlamıyla RFID sisteminden faydalanabilmemiz yılları belki de on yılları alacaktır. RFID etiketleri ve okuyucuları çevremizde ortaya çıktıkça bu teknolojinin bilgisayarların kabiliyetini, internetle birlikte nasıl genişlettiğini, fiziksel dünyaya cevap verdiğini daha fazla göreceğiz.

Weiser 1991 de bu mecmuaya yazdığı makalesinde şöyle der: “Ormanda yürürken dahi parmaklarımızın ucunda bilgisayar sisteminden fazla bilgi olacak, insanlar ağaçlar arasında dolaşıp rahatlarken bilgisayarlar bunalacak. İnsanlar onlara uyacağına, makinalar insan yaşamına adapte olacak, bilgisayar kullanmak ormanda yürüyüşe çıkmanın verdiği kadar insanlara zindelik verecek.”

Duyarlı kullanmakla RFID bilgisayarı engelleyici olmayan, günlük hayatımızın en doğal bir parçası haline getirmektedir.-Gerçekten de, doğada yapılan bir yürüyüş kadar zindelik vermektedir.

ÖNÜMÜZDEKİ TEKNİK SORUNLAR

RFID etiketleri ve okuyucuları yönlendirmeye bağımlıdır. Etiketler okuyucuya bağlı olarak yönlendirilmelidir ki antenleri bilgi alışverişinde bulunabilsin. Bu probleme çözüm mümkün olan tüm yönlere yerleştirilen okuyucu yerleşimi ile oluşturulan çoklu okuyucu sistemleri ile gelmiştir. Bu çözüm şeklinin bir kısmı okuyucu düzeninin koordinasyonu için protokoller gerektirmektedir.

RFID sinyalleri kolaylıkla engellenebilir. Kısa mesafelerde bazı malzemeler tarafından zayıflatılabilirler (en çok karşılaşılanı metalik ambalajlar) Uzun mesafelerde sinyaller nesneler tarafından engellenebilir. Araştırmacılar bu sorunu farklı anten tasarımlarıyla ve daha duyarlı okuyucu düzeni ile çözmeye çalışmaktadır.

Tanesi ortalama 20 –30 Centten RFID etiketleri halen çok maliyetlidir. Özellikle perakende sektörü ve tanesi 50 centlik bir şekerleme, 1 dolarlık bir sabun gibi düşük fiyatlı ürünler için oldukça pahalı gelmektedir. Bu nedenle düşük kar marjlı çalışan, toplu tüketime hitap eden perakende sektörü mağazaları RFID teknolojisine geçememektedir. Araştırmacılar etiket fiyatlarını önümüzdeki yıllarda tanesini 10 hatta 5 cente indirmeye çalışmaktadır. Bazı uzmanların görüşleri etiket fiyatları 1 centin altına düşmedikçe uygulamanın imkansız olduğu bunun da ancak 2015 lerde mümkün olabileceği şeklindedir.

RFID etiket ve okuyucu standartlarının farklılığı geniş anlamda uygulanmasını engellemektedir. Farklı üreticiler, değişik protokollerde farklı frekanslarda çalışan, farklı formatlarda etiketler geliştirmektedir. İdeal olanı, tek bir standardın tüm etiket ve okuyuculara uygulanabilmesidir.

Maliyet ve standardizasyon engellerinin ikisinin çözümü için ISO teşkilatında bir konsorsiyum standardizasyon için çalışmalar yapmaktadır.

İŞİN KARANLIK YÜZÜ

RFID etiketleri ve okuyucuları ile dolu bir Dünya’da ne gibi sosyal sorunlar çıkabilir? Özel hayatımız, hareketlerimizin RFID teknolojisi sayesinde takip edilmesiyle, kişisel bilgilerimizin tahmin edilmedik detaylarda erişilmesine mümkün olmasıyla tecavüze uğrayabilir mi? RFID teknolojisi hayatımıza tam olarak girmeden bu soruların cevaplarının verilmesi gerekir.

Kişisel özgürlük savunucularının en çok üzerinde durduğu konulardan bir tanesi, RFID etiketleri kredi kartı ile satın alınan ürünleri tanımakta ve kart veya mağaza bilgi sistemine kaydetmektedir. Mağazalar daha sonra bu bilgileri hangi tip kişiler ne renkte ölçülerde ve fiyatta alıyor izleyebilme olanağına kavuşmasıdır.

Diğer bir sorun ise RFID cihazları ticari faaliyetlere otomatik denetim imkanı sağlamasıdır: Tamamen etiketlenmiş bir Dünya’da zamanımızı nasıl geçiriyoruz? Nerede ne yaptık? Tespit edilmesi gayet basit bir hale gelecektir. Bu imkanların olması iş yerlerinde büyük sorunlar yaratacak, adalet sistemi, mahkemeler sistemin tuttuğu kayıtları incelemeye başlayacak, belki de bu bilgilere ne amaçla kimlerin ulaşabileceğini tanımlayan özel kanunlara gereksinim duyulacaktır. Avrupa’da bilgiyi koruma kanunu bilgisayar kayıtlarına ulaşımı sınırlamakta olup Amerika’nın da belki de böyle bir yasa çıkarması zorunlu olacaktır.

Belki de kaçınılmaz çalışan yer değişimi ile uğraşmak zorunda kalacağız. Sendikal kuruluşlar, insan gücünün yerini almaları nedeniyle RFID etiketlerine doğal olarak karşı çıkacaklardır. 2002 yılında liman işçilerinin batı kıyısında yaptığı grevin nedenlerinden bir kısmı yeni teknolojilerin bireylerin yerini alması nedeniyleydi. Bu olay belki de RFID teknolojisi nedeniyle başımıza geleceklere kısa bir göz atmak oluyordu.

Özel Yaşam Savunucuları Protesto ediyor.

RFID Teknolojisinin kişisel yaşantımızı işgal etmesi nedeniyle ilk protesto hareketleri Mart 2003 de Philips semikondüktörün 15 milyon RFID etiketinin Benetton hazır giyim şirketine üretim esnasında elbise etiketlerine takılmak üzere gönderdiğini duyulmasıyla başladı. Etiketler Dünya’da 5000 i bulan Benetton mağazalarında ve depolarındaki raflarda bulunan okuyucularla iletişim kuracaktı.

Philips’in mağaza dışında izlemenin mümkün olmadığını belirtmesine rağmen bazı endüstri uzmanları etiketlerin daha uzak mesafelerden algılanabilmesi için takviye edildiğini, Benetton harici okuyucular tarafından da okunarak şahısların farkında olmadan hükümet yetkilileri tarafından dahi izlendiğini iddia ettiler. Bunun üzerine Zincir marketler özel yaşam savunucuları adlı bir grup RFID etiketlerini sökünceye kadar tüm Dünya’da Benetton Mağazalarını boykot kararı aldı ve desteklenmesini talep etti. Bunun üzerine Benetton bir deklarasyon yayımlayarak “ RFID sistemini mağazalarında envanter takibinde kullanmadıklarını, bundan böyle de Philips’in elektronik etiketlerini hiçbir mağazalarında kullanmayacaklarını” beyan etti.

Wal-Mart ve Gilette firmaları da aynı şekilde RFID sistemi ile son tüketiciye hitap eden, ürettikleri ürünleri sokakta ve tüketicilerin evinde de izlemek niyetindeydi. Tüketicinin duyarlılığına karşı Gilette firması “Etiketlerin ürüne değil de ürün ambalajı üzerine iliştirildiğini” duyurdu

Böylece tüketici ambalajı atmakla, etiketi de evinden uzaklaştırmış olacaktı.

Bilgisayar mecmualarında yorum yazıları yazan ve aynı zamanda RFID sisteminin pratik değerini savunan Declan Mc Cullagh bir yazısında şöyle bir yorumda bulunuyordu; Bir gün hırsızlar ellerinde RFID dedektörü ile köşe bucak dolaşıp bir zaman önce içinde kıymetli eşya bulunabilecek kutuları araştırıp ona göre hırsızlık yapacakları yerler hakkında karar verebilecek, bu nedenle böyle bir olasılığın önüne geçmek için her RFID etiketine alışveriş sonrası bir nevi “etkisiz kal” emri gönderilerek etiketin öldürülmesi gerektiğini belirtti.

Massachusetts’de bulunan Teknoloji Enstitüsünde yerleşik, Bilgi teknolojileri şirketleri tarafından finanse edilen Otomatik kimlik tanımlama konsorsiyumu ve Alien teknoljileri, Matrics ve Philips’inde aralarında bulunduğu şirketler bir bilgilendirme kılavuzu yayımlayarak, tüketicilerin alışveriş sonrası kasalardan geçtikten sonra ürünler üzerindeki RFID etiketlerini “öldür” düğmeleri sayesinde etkisiz hale getirebileceklerini duyurdular.

RFID etiketlerinin tüketici ürünlerinde kullanılabilmesi için, Mc Cullagh dört gereksinime ihtiyaç duyulabileceğini söyler. Tüketici aldıkları üründe “RFID etiketi içerir” şeklinde bilgilendirilmeli ( bu ambalaj üzerine not ile veya kasalarda olabilir). Tüm elektronik etiketler görülebilir ve ambalajdan çıkarılabilir olmalı. Etiketler işlevi bittikten sonra kontrol noktalarında etkisiz hale getirilebilmeli ve mümkün olursa etiket ürüne değil de ambalajına konmalı .








Kaynak:

SCIENTIFIC AMERICAN

Yazar:
ROY WANT

Tercüme Eden:
IŞIK TANSAL

13 Nisan 2010 Salı

HİDROJEN İÇİN BÜYÜK UMUTLAR

Enerji sorunu çözümünde belki de en büyük sorun ulaşım için enerji kaynağının bulunmasıdır. Sorun iki büyük gerçekten kaynaklanmaktadır. Birincisi, dünyada bugün 750 milyon olan araç sayısının, Çin ve Hint toplumlarının alım güçlerinin artmasıyla 2050 yılına kadar üç kat aratacağı, ikincisi ise ulaşım için gerekli yakıtın %97 si bugün ham petrolden elde edildiğidir.


Yakın dönem için yakıt kullanımını ve sera gazlarının etkisini azaltmak için yapılacak tek şey yakıt ekonomisini geliştirmek olacak. Ancak, araç yapımcıları araçların verimliliğini ne kadar geliştirirse geliştirsin, hükümetler halklarını toplu taşıma araçlarını kullanmaya özendirmeye çalışsa da Dünya çapında araç sayısındaki büyük artış fosil yakıt kullanımını ve sera gazlarının emisyonunu belli bir noktaya kadar sınırlayacaktır. Daha kesin çözümler için ulaşım sektörü düşük karbonlu, petrol esaslı olmayan yakıtlar arayışına girecektir. Uzun vadede araçlara yüksek verimlilikte enerji sağlanması ve sıfır emisyonda egsoz gazı çıkarmaları için elektrik sisteminden şarj edilmeleri veya yakıt olarak hidrojen kullanmaları olacaktır.

Ancak maalesef elektrikli araçların ticari boyutta üretimlerinin başlamasını engelleyen birtakım sorunlar var: büyük batarya serileri dahi elektrikli araçları, benzinli araçlar gibi uzak mesafeleri gitmesine olanak sağlayacak kadar enerji depolayamıyor. Bu nedenle birçok oto fabrikası bu teknolojiden vazgeçmek zorunda kalmaktadır. Buna mukabil, yakıt pilli araçlar-hidrojen ile havadaki oksijeni kullanıp enerji üretiyorlar ve elektrik motorunun çalışmasını sağlıyorlar-daha az teknik sorunla karşı karşılar ve oto endüstrisi, enerji şirketleri ve politikacılar tarafından da desteklenmektedirler. Yakıt pilli araçlar bugünün fosil yakıt kullanan araçlar kadar verimli olup egsozlarından ise sadece su buharı çıkmaktadır. Daha da önemlisi, hidrojen yakıtını elde etmede atmosfere sera gazları atılmamaktadır. Örneğin elektroliz yoluyla hidrojen elde etmek için gerekli enerji-suyu hidrojen ve oksijene parçalamak için gerekli elektrik enerjisi-güneş pilleri, rüzgâr türbinleri, hidroelektrik santralleri, jeotermal santrallerden temin edilebilir. Alternatif olarak hidrojen, doğal gaz, kömür gibi fosil yakıtlardan da elde edilebilir, karbon içeren yan ürünler yeraltına toplanabilir.

Hidrojen yakıtının kullanımı gerçek olmadan önce oto sanayinin araç modellerini uygun hale getirmesi, halkın bu araçları beğenmesi, enerji firmalarının hidrojen elde etmede daha da temiz teknoloji kullanmaları ve mevcut benzin dağıtımının yerini alacak alt yapı sistemini kurmaları gibi birtakım önlemlerin alınması gerekecek. Hidrojen gelecekte tüm sorunlarımız çözmeyecek, aslında sera gazı etkisinin azalması için fosil yakıt kullanmayı yıllar önce bırakmamız gerekirdi. Şunu anlamamız gerekir hidrojene geçmek için yaptığımız bu koşu kısa mesafeli bir atak değil bir maratondur.



Yakıt Pillerinin Geleceği

Son on yılda 17 ülke hidrojen enerjisi konusunda çalışmalarını hızlandırdılar ve milyarlarca doları sivil fonlara aktardılar. Kuzey Amerika’da ABD de 30 eyalet, Kanada’da birçok bölge aynı şekilde uygulama başlattılar. Birçok oto fabrikası bu konuda yüz milyonlarca dolar harcayarak AR-GE faaliyetlerini hızlandırdılar, prototip modeller sergilemeye başladılar. Honda Toyota ve General Motors 2010 ile 2020 arasında ticari olarak üretime başlayacaklarını açıkladılar. Oto yapımcıları ve Shell, Chevron ve BP gibi enerji firmaları hükümetleriyle ortak çalışmaya girerek ilk hidrojenle çalışan araç filolarını oluşturdular ve California’da, Kuzeydoğu ABD de ve Çin’de küçük çapta dolum tesisi ağları oluşturdular.

Hidrojene olan bu yoğun ilgi sadece çevresel nedenlerden değil, aynı zamanda yeniliği teşvik etmesinden dolayıdır. Oto üreticileri tüketicilerine en üstün aracı sunma sözü verdiklerinden, yakıt pillerine dört elle sarıldılar. Teknoloji, sessiz çalışma, hızlanmada çabukluk ve düşük bakım maliyeti sunuyordu. İçten yanmalı motorların elektrik motorları ile değiştirilmesiyle araçlarda birtakım mekanik ve hidrolik aksam ortadan kalkacak bu da yapımcılara oto tasarımlarında büyük esneklik sağlayacaktı. Daha da fazlası elektrikli araçlar kullanıcılarına değişik amaçlarda kullanmak için hareketli elektrik enerjisi kaynağı vazifesi de göreceklerdi. Elektriğin en pahalı olduğu, en yüksek enerji kullanılan saatlerde yakıt pilli araçlar jeneratör görevi yapacak büro ve evlere enerji sağlayabilecekti. Oto yapımcıları çeşitli teknik ve maliyet avantajı sağlayan duyurular yaparak bu araçları müşterilerin gözünde cazip hale getirmeye çalışmaktadır. Otomotiv yakıt pilinde kilit parça, hidrojeni oksijenden ayıran proton geçirgen membrandır. Membranın bir tarafında bir katalizör hidrojen atomunu protonlarına ve elektronlarına parçalar, daha sonra proton membrandan geçer ve diğer taraftaki oksijen atomlarıyla birleşir. Yapımcılar araç içinde az yer kaplasın diye bu membranların ağırlık ve hacimlerini azaltma yollarını aramaktadır. Ancak membran kullanmakla bozulmakta olup günümüzde yakıt pillerindeki membranların ömrü 2000 saattir. Seri üretime başlanacak bir araçta bu 5000 saat olmalıdır. 3M firması önümüzdeki beş yıl içinde yakıt pillerinin ömürlerinin 4000 saate çıkacağını açıkladı.

Diğer çözülmesi gereken bir konu da pillerin maliyetlerinin düşürülmesidir. Bugünün yakıt pilli araçları elyapımı olup tanesinin fiyatı 1 milyon doları bulmaktadır. Bu pahalılığın nedeni test filolarının küçük olmasıdır. Yakıt pilli araçlar seri halde üretimi halinde yakma sistemleri maliyeti 6000–10000 dolar arasına düşecek olup bu da kilowat başına 125 dolarlık enerji maliyetidir. Bu fiyat bugünün klasik içten yanmalı araçların enerji maliyetinin- 30$/kW dört katıdır. İçten yanmalı motorlarla rekabet edebilmeleri için yakıt pillerinin üretiminde değişik yeni malzemeye ve üretim metotlarına ihtiyaç olacaktır.

Otomobil mühendisleri diğer taraftan aracın 300 mil gibi uzun mesafeyi gidebilmesi için nasıl daha fazla hidrojenin yakıt piline depolanabileceği konusunda çalışmalar yapmaktadır. Hidrojenin gaz halde depolanması için geniş yüksek basınçlı silindirlere ihtiyaç vardır. Sıvı hidrojen az yer kaplamasına rağmen, -253 0C ye soğutulmaları gerekir. Oto yapımcıları, basınç altında hidrojeni absorplayan metal hidrit sistemini keşfettiler. Ancak bu cihazların 300 kg gibi ağırlıkları vardı. Daha iyi bir hidrojen depolama sistemi konusunda Dünya çapında ARGE çalışmaları yapılmaktadır. Böyle bir teknoloji bulunana kadar, bugün için en pratik yol, gaz olarak sıkıştırıp saklamaktır. Akıllı bir yerleştirme ve basıncı arttırmakla araç ağırlığını arttırmadan ve bagaj hacminden ödün vermeden makul mesafelere araçlar gidebilmektedir. 2005 de GM, Honda ve Toyota kompakt yakıt pilli araçlarla hidrojeni 70 megapaskal ( deniz seviyesinde atmosfer basıncı 0,1 megapaskaldır) gibi bir değere kadar sıkıştırmakla 300 mil yol alabilmişlerdir.

Son olarak herhangi yeni bir yakıt tanıtımında güvenlik gerekli bir ön şarttır. Hidrojen parlayıcı olmasına rağmen benzine nazaran daha yüksek bir parlama noktasına sahiptir ve havada daha hızlı dağılır ve yangın riski azalmış olur. Olumsuz tarafı ise, daha geniş konsantrasyonlarda hidrojenin parlayıcı olması ve hidrojen alevinin de çok zor görülebilmesidir. Petrol rafinerileri, kimya fabrikaları ve diğer endüstriyel kuruluşlar bir sorun yaşamadan çok büyük miktarlarda hidrojenle çalışmaktadır. Uygun bir mühendislikle son tüketici kullanımı için de güvenli bir hale getirilebilir.

Hidrojenli araçlar piyasaya çıktığında ne kadar hızla pazardan pay kapacak ve petrol kullanımı azalıp karbon emisyonu da düşmeye başlayacaktır? Araçların ömrü 15 yıldır tüm araçların değişimi de en az bu kadar zaman alacaktır. Üretim hacmi arttıkça fiyat düşecek, yaratıcılıkla da daha cazip hale gelecektir. Yeni bir teknolojinin araç filosunun önemli bir hacmine girebilmesi 25–60 yıl kadar zaman alır. Hibrid araçlarla ilgili araştırmalar 1970 lerde başlamasına rağmen Toyota hibrid modeli olan Prius’u 1993 e kadar çıkarmadı. İlk satışlar 1997 sonlarında başladı. Sekiz yılsonunda dahi, farklı üreticilerin hibrid modelleri ABD de yeni modellerin ancak %1,2 sini oluşturabildi.



Hidrojen Üretimi

Elektrik gibi hidrojen de bir enerji kaynağından elde edilir. Günümüzde hidrojenin büyük bir kısmı doğal gazın ve petrolün yüksek sıcaklıkta işlenmesinden elde edilir. Petrol rafinerileri hidrojeni petrol esaslı yakıtları saflaştırmada kullanır. Kimya sanayi de bu gazı alarak amonyak ve diğer bileşikleri yapmada kullanır. Bugün için hidrojen üretimi küresel enerjinin %2 sini kullanmaktadır ve pay hızla artmaktadır. Eğer tüm bu hidrojen yakıt pilli araçlara tahsis edilseydi, 150 milyon araç veya başka bir deyişle Dünya’daki tüm araçların %20 si faydalanabilirdi. Hidrojenin büyük kısmı rafinerilerde ve kimya fabrikalarında üretilip hemen kullanılmasına rağmen, %5–10 kısmı tankerler veya borularla uzak mesafelere gönderilmektedir. ABD de bu gönderim sistemi birkaç milyon araca güç sağlayabilmekte ve hidrojen ekonomisi için sıçrama tahtası teşkil etmektedir.

Fosil yakıtlardan hidrojen elde edilirken yan ürün olarak karbondioksit çıkar. Eğer hidrojen doğal gazdan elde edilecek olursa, günümüzde en çok kullanılan metottur ve yakıt pilli araçlarda verimli olarak kullanılabilir ve çıkan egsoz gazları ise kilometre başına 110 gram olarak saptanmıştır. Bu miktar benzinli hibrid modellerin emisyonundan ( 150 gr/km ) daha düşüktür. Klasik benzinli otoların emisyonundan195 gr/km ise hayli düşüktür.

En büyük hedef sera etkisi yapmayan gazlar çıkarmadan hidrojen üretmektir. Bir olanak, fosil yakıtlardan hidrojen elde edildikten sonra çıkan karbondioksiti yeraltına ve deniz dibine pompalamadır. Bu metotla düşük maliyetle büyük hacımda hidrojen elde edilebilir. Ancak karbonu ayırmak için gerekli çevresel önlemleri ve fizibl teknolojiyi uygulamak şarttır. Diğer bir yöntem de, odun tahıl artıkları gibi organik maddeleri ısıtarak hidrojen ve karbon monoksit açığa çıkaran biyokütle gazlaştırma teknolojisidir. Üçüncü bir olanak da güneş pilleri, rüzgar türbinleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak suyun hidrolizidir.

Elektroliz ve biyokütle gazlaştırma teknolojilerinde önemli teknik engeller olmamasına rağmen, bu metotlarla hidrojen elde etmenin maliyeti yüksektir. 6-10$/kg. ( Bir kilo hidrojen hemen hemen bir galon benzinle eşdeğer enerjiye sahiptir ancak daha verimli olduğundan arabayı benzinli motora nazaran daha uzak mesafelere götürür.) Ulusal Mühendislik Akademisi ve Ulusal Araştırma Konseyinin son değerlendirmelerine göre gelecekteki teknolojiler ve etkin dağıtım sistemi fiyatı 2-4$/kg lara kadar düşmesine neden olacaktır. Bu senaryoya göre, yakıt pilli araçta bir kilometre için hidrojen maliyeti, bugünün klasik benzinli araçları için benzin fiyatından daha düşük olacaktır.

Elektroliz için gerekli enerji nükleer santrallerden de temin edilebilir. Ancak bu yolla hidrojen elde etme maliyeti, yenilenebilir enerji kullanmaya nazaran daha ucuz olmayacaktır. Buna ilave olarak nükleer santraller hidrojeni elektroliz yapmadan da elde edebilir: Reaktördeki yüksek ısı suyu termokimyasal reaksiyonla parçalar. Bu yolla hidrojen belki de daha ucuz elde edilebilir. Ancak fizibilitesi henüz kanıtlanmamıştır. Nükleer santrallerin gittikçe artan radyoaktif artıkları ve bunlara karşı toplumun tepkisi de olumsuz yönlerdir.



Yeni Enerji Altyapısı

ABD zengin rüzgar, güneş ve biyokütle enerji imkanlarına sahip olması nedeniyle bol miktarda temiz, ucuz hidrojen elde etmesi zor olmaz. En büyük sorun lojistiktir: Hidrojen nasıl ucuz bir şekilde dağıtım noktalarına ulaştırılacak? ABD de şimdilik gösteri amacıyla inşa edilmiş 100 kadar küçük hidrojen dolum istasyonu mevcut, buna mukabil 170.000 adet benzin istasyonu vardır. Bu istasyonların kolayca hidrojen dolum tesislerine dönüşümü mümkün değildir. Gazların taşınması ve depolanması sıvılara nazaran farklı olup alternatif teknolojiye ve pompalamaya ihtiyaç vardır.

Yeni teknoloji ihtiyacı “yumurta-civciv” ikilemini çağrıştırır. Tüketiciler hidrojenin ucuz bir fiyata etkin dağıtımı sağlanmadıkça yakıt pilli araçları almayacaktır. Yakıt temin eden firmalar da yakıt pilli araçlar çoğalmadıkça hidrojen dolum istasyonlarını açmaktan kaçınacaktır.

Değişimi ateşleyecek bir strateji araç filolarından başlamaktır. Bölgesel çalışan ticari kamyonetler, otobüsler ve kamyonlar- yaygın dolum tesisi ağına ihtiyaç duymazlar. Deniz araçlarının ve lokomotiflerin de yakıt pillerini kullanmasıyla hava kirliliği daha da azalacaktır. Hidrojenli yakıt pilleri şu an için forklift, elektrikli motosiklet, bisiklet gibi batarya kullanan araçlarda kullanılabilir. Yakıt pilleri aynı zamanda sabit tesislere güç sağlamada da kullanılabilir, örneğin polis karakolları, askeri üsler ve enerji dağıtım ağındaki enerjiye ihtiyaç duymayan diğer tesisler gibi. Bu gibi tesisler yakıt pili fiyatlarının aşağı çekilmesinde, enerji şirketlerini teşvik edecek ve ilk hidrojen dolum istasyonlarının açılmasına yardımcı olacaktır. Küresel petrol kullanımında ve sera gazı emisyonunda bir nebze azalma için hidrojenin yolcu taşıma araçları pazarına girmesi şarttır. General Motors a göre ilk bir milyon yakıt pilli araç için, her biri 1 milyon dolara mal olan şehir içi veya şehirlerarası 12000 hidrojen dolum istasyonuna gereksinim vardır. ABD deki 100 milyon araç için servis verebilecek tam kapasite bir hidrojen dağıtım sistemi için önümüzdeki on yıllar için birkaç yüz milyar dolara ihtiyaç vardır, buna sadece dolum tesisleri değil, hidrojen kullanımının popülerleşmesiyle yeni hidrojen üretim tesisleri de dâhil edilmelidir.

Bu rakamlar sizleri şaşkınlığa sürükleyebilir. Dünya Enerji Konseyine göre, Kuzey Amerika benzin ekonomisi alt yapı bakımı ve önümüzdeki 30 yılda genişlemesi 1,3 trilyon dolara mal olacaktır. Bunun yarısından fazlası gelişmekte olan ülkelerde petrol üretmede kullanılmaktadır. Bu maliyetin büyük bir kısmı petrol bulmaya ve çıkartmaya gitmektedir. 300 milyar doları petrol rafinerilerine, boru hattı ve tankerler- gibi hidrojen kullanılmasıyla değiştirilecek olan tesislerdir.

Hidrojeni araçlara iletmenin değişik yolları vardır. Hidrojen büyük tesislerde bölgesel olarak da üretilebilir ve daha sonra da sıvı veya sıkıştırılmış gaz olarak depolanabilir ve tankerlerle veya boru hatlarıyla dolum tesislerine dağıtılabilir. Hidrojen dolum tesislerinde hatta evlerde dahi doğal gazdan ve elektrikle üretilebilir. Hidrojen ekonomisinin ilk yıllarında yakıt pilli araçların sayısı az olduğunda bölgesel üretim veya tankerle taşıma en ekonomik alternatiflerdir. Ancak yoğun hidrojen ihtiyacı doğdukça- diyelim ki büyük bir şehirdeki araçların %2,5 gibi- merkezi bir üretim tesisi ve boruyla dağıtım en ekonomik yoldur. Merkezi hidrojen üretimi çok büyük hacımda üretim söz konusu olduğunda önemli bir miktar tutacak karbon tutma işlemini de mümkün kılar.

Birçok sebepten dolayı hidrojen benzinden ziyade elektriğe daha çok benzer. Hidrojenin depolaması ve dağıtımı benzine nazaran daha pahalıdır, enerji şirketleri yakıtı bölgesel tesislerde üretip, bölge pazarına sunarak tüm ülke çapında üretmeyi tercih eder. Temin yolları da bölgeden bölgeye de çok farklılık gösterir. Ohio gibi kömürü bol ve karbondioksit tutma tesisi bol olan bölgedeki hidrojen ekonomisi –hidroelektrik enerjinin ucuz olduğu kuzeybatı Pasifik bölgesine göre veya biyoyakıt ve rüzgar enerjisi bol olan Orta batı ya göre büyük farklılık gösterebilir.

Hidrojen ekonomisinin gelişmesi birtakım finansal riskleri beraberinde getirir. Eğer enerji şirketi büyük bir hidrojen üretim tesisi kurar da yakıt pilli araç sayısı beklendiği gibi artış göstermez ise firma yatırımlarını karşılayamayabilir. Bu sorun bazen “kapana kısılmış kâr” problemi olarak da isimlendirilebilir. Enerji şirketleri artan talebe karşılık hidrojen teminini küçük miktarlarda arttırarak risklerini minimumda tutarlar. Örneğin ilk yakıt pilli araçlar için enerji şirketlerinin hem elektrik ve az miktar hidrojen üreten tesisler kurması gibi. Dağıtım için de önce tanker kullanılır. Talep arttıkça boru hattı gibi daha yüksek yatırımlara gidilir.







İlk Adımlar

Hidrojen nakil sisteminde birkaç parametrenin gelişimine gereksinim vardır. Artan yakıt ekonomisi ilk temel adımdır. Hafif araçların üretilmesi, daha verimli motorlar ve hibrid elektrikli motorlar önümüzdeki birkaç on yılda petrol kullanımını ve sera gazlarını önemli miktarda azaltacaktır. California Hydrogen Highways Network ve Highways Europe enerji şirketleri şimdiden test filolarına hidrojen tedarik ederek tanıtım çalışmaları yapmaktadır. Gelecek 10-15 yılda yakıt pilli araçların pazara tam hakim olabilmesi için hidrojen fiyatının makul rekabet edebilecek seviyelere düşmesi gerekir. Güney Kaliforniya veya Kuzeydoğu koridoru gibi anahtar bölgelere hidrojen projesinin yoğun uygulanmasıyla yakıt pili pazarı büyümesini hızlandıracak ve alt yapı maliyetlerini de aşağı çekecektir.

Yakın dönemde büyük miktarda hidrojen doğal gazdan elde edilecektir. Bu modelle araçlara yakıt sağlamakla sera gazları miktarı benzinli hibrid araçlara nazaran bir miktar daha azalmış olacaktır. Hidrojenin tüm avantajlarını kavrayabilmek için, enerji firmaları sıfır karbon emisyonu sağlamalı veya karbon içeren yan ürünleri tam anlamıyla tutmalıdır. Hidrojen bir numaralı yakıt olduğu zaman- 2025 de veya sonrası diyelim- hükümetler emisyonlarını sıfır olarak duyuracak, aynı zamanda enerji politikası belirlenirken, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, biyokütle gazlaştırma ve karbon tutma gibi temiz enerji teknolojileri desteklenecektir.

Bu geçiş birkaç on yılı alacaktır. Hidrojen yakıt pilli araçlar küresel iklimi koruyacak ve Amerika’nın yabancı ülkelerin petrolüne olan bağımlılığını azaltacaktır. Bu yeni endüstrinin büyük potansiyeli şimdilik araştırma geliştirme hidrojen teknolojisinin tanıtım gösterisi aşamasındadır.





Kaynak: Scientific American

8 Nisan 2010 Perşembe

TEMİZ DİZEL MOTORLAR GELİYOR

Şoför mahalline çıkıp yeni aracının motorunu çalıştırdı ve eksoz ağzına temiz bir mendil örttü. Mendil bir anda kapkara oldu. Diğer yandan aracın kardeşi olan Mercedes-Benz E-320 Bluetec sedan modelini çalıştırdığımızda eksoza örtülen mendilin bir dakika geçtikten sonra dahi lekelenmeden kaldığını gözlemledik.

Mendil testlerine göre “Temiz Dizel” artık bizlere yabancı bir deyim olmayacak gibi gözüküyor. Oysa bugüne kadar dizel motorlar Dünya’da en kirli motorlar olarak bilinirdi.

Sıkıştırma ile olan ateşleme

1890 da Alman Mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmasından bugüne dek dizel motorların uzun bir geçmişi vardır. Benzin motorlar sıkıştırılmış benzin-hava karışımını ateşlemek için kıvılcıma ihtiyaç duyarken, dizel motor bu işi sıkıştırmayla yapar. Piston yakıtı yüksek basınçlara sıkıştırır, sıcaklık yükselir ve enjekte olan yakıt patlar. Bugün sıkıştırmalı ateşleme tekniği ile birim yakıt başına daha fazla enerji elde edilir. Örnek vermek gerekirse benzinli bir araçla bir galon yakıt ile 35 mil yol alıyorsak, dizel motorlu bir araçla bu mesafe 40-50 mile çıkar. Bundan başka dizel motordaki düşük tork ( hareketteki rotasyonel güç) ve modern türbo sistemler dizel motorlara iyi bir kavrama ve hızlanma sağlar. Ancak teknolojinin kullandığı yakıt özelliği ve yüksek sıcaklıktaki yanma sonucu, benzinli araçlara nazaran daha fazla çok ince partiküllü karbon partiküllerinin (kurum), asit yağmuru oluşumuna neden olan NOX gazlarının eksozdan çıkmasına neden olmaktadır

Motor ve Yakıtın geliştirilmesi.

Temiz dizel motorlar için mühendisler motor, yakıt ve egsoz  sistemlerini geliştirme konularına odaklandılar. Bu konulara örnek verecek olursak; Dizel sıkıştırma süresini azaltan ve silindir sıkıştırma kapasitesini yükselten yüksek basınçlı yakıt sistemleri, basınç odası ve valf tasarımlarında geliştirmeler ve bunun sonucunda iyi hava yakıt karışımı kararlı ve verimli yanma.

Egsoz gazı ile çalışan bir kompresör olan turbo ateşleme sistemlerinde – yanma odasına hava sıkıştırılarak yanma için gerekli oksijen miktarı arttırılmış olur ve güç çıkışı kuvvetlendirilir. Aynı zamanda gelişmiş kontrol ve algılama sistemleri ile motor çalışması gözlenir ve hassas ayarlamalarla çalışma parametreleri kontrol altında tutulur.

Egsoz gazı emisyonlarının düşürülmesi için 1970 lerde egsoz gazı sirkülasyon sistemi geliştirildi. Bu sistemde yanma silindiri içine egsoz gazı verilerek oksijen miktarı azaltılıyor, böylece yanma hızı düşüyor ve NOx çıkışı da azaltılmış oluyor. Endüstriyel verilere göre bu sistemle NOX emisyonu ¾ oranında azaltılmış bulunmaktadır. Son zamanlarda bu konuda bir adım daha atılmış, ısı değiştiricisinden geçen egsoz gazı soğutularak yanma silindiri içine veriliyor ve NOx gazı emisyonu daha da azaltılmış oluyor. Ancak emisyon azaltan bu gelişmiş teknolojiler tek başına yeterli olmamaktadır. Diğer bir kritik sorun da dizel yakıtlarındaki kükürt oranının düşük olmasının gerekmesidir. Bilindiği gibi kükürt doğal olarak ham petrolde bulunur. Yakıtta bulunması halinde katalitik bileşenlere bağlanarak, katalitik konverterleri etkisiz hale getirmektedir. Rafinerilerde dizel yakıtı hidrojen ile reaksiyona sokularak kükürtün hidrojenle bağlanarak uzaklaştırılması sağlanır.

Egsoz Temizliği

Temiz dizel motoru geliştirmenin son parçası, araçlara daha yeni yeni konmaya başlanan gelişmiş egsoz gazı temizleme sistemleridir. Modern bir dizel motorunda egsoz gazı ilk aşamada emisyon kontrol sistemi olan oksitleyici katalitik konvertere gider. Burada karbonmonoksitin önemli bir kısmı ve yanmamış hidrokarbon bileşikleri oksijene bağlanarak tutulur. Gazlar daha sonra dizel yakıt partikül filtresine gider. Filtrelerde çok küçük tanecikli karbon partikülleri ( is) tutulur. Filtre görevini ısıya dayanıklı, silikon karbid veya cardierite gibi seramikler yapar. Tasarımları bal peteği gibi olup diğer uçları kapatılmıştır. Gaz peteklerden geçerken çeperlerindeki katalist yardımıyla karbon partiküller filtre edilir ve %98 oranında uzaklaştırılmış olur.

Filtle dolup tıkandığında otomatik temizleme işlemi başlar. Araç algılayıcıları gaz akışında düşme saptayınca yakıt dozaj sistemi kısa bir süre için silindire yakıt dozaj miktarını arttırır, bunun sonucu olarak da hidrokarbon çıkışı artar. Bu madde oksitleyici katalitik konverterde tutulur ve yakılır. Yanma sonunda egsoz gazı sıcaklığı 650 C ye yükselir. Bu sıcaklık filtreleri tıkayan karbon partikülleri yakmak için yeterlidir. Sonuçta filtre rejenere edilmiş olur.

NOx Uzaklaştırma

Egsoz gazları yukarıda belirtilen aşamalardan sonra NOx uzaklaştırma bölümüne girer. Bu bölüm temiz dizel motor mühendisliğinin temel odaklanma noktasıdır. Diğer bir adı da yalın NOx tutucu sistemidir. Buradaki “Yalın” kelimesi motor silindiri içindeki yanma karışımındaki yakıt konsantrasyonunu ifade eder. Yakıt ekonomik bir şekilde enjekte edildiğinde motor yalın çalışmış oluyor demektir. Bu tip karışımlarda daha fazla oksijen bulunur ve daha fazla yakıtın yüksek verimle yakılmasıyla zengin bir yanma gerçekleştirilmiş olur. Yüksek yakıt verimini sürdürebilmek için mühendisler yalın çalışan dizel motoru tasarımlar. Ancak sonuçta oksijen miktarı artmasıyla egsoz gazında NOx oranı da artmış olur.

Çeşitli NOx uzaklaştırma sistemleri vardır. Bir tanesi, sürekli hidrokarbon seçici katalitik indirgemedir. Bu metot egsozda yüksek hidrokarbon gazı olması için zengin yanma gerektirir. NOx i indirgemek için de katalizörler kullanılır ve NOx azota indirgenir. Metotun verimliliği %40 civarındadır. Düşük ortam sıcaklıklarında verim düşer.

Diğer bir NOx uzaklaştırma tekniği de NOx depolama ve dönüştürmedir. Günümüzde doğrudan ateşlemeli benzinli araçlarda kullanılmaktadır. Adından da anlaşılacağı gibi kesikli çalışan bir teknoloji olup NOx baryum içeren katalizörler vasıtasıyla toplanır ve daha sonra silindir karışımı geçici bir süre yakıtça zengin olduğu anda serbest bırakılarak indirgenir ve egsozda oksijen azalmasına sebep olur. Bu metodun dizel motorlarda uygulanması için tasarımlarda önemli değişiklik gerektirmiştir.

Üçüncü olarak çok bilinen bir metot, üre enjeksiyonlu katalitik indirgemedir. İndirgen özellikli bir kimyasal olan üre kullanılarak NOx katalizörler üzerinde azota indirgenir. Bu tekniğin bir olumsuz yönü üre kimyasalı lojistiği ve depolanmasıdır.

Daimler Chrysler ve VW nin kullandığı BlueTec teknolojisi, Adblue markasıyla satılan üre çözeltisi enjeksiyonuna dayanır. Bosch ile ortak geliştirilmiş bu teknoloji sayesinde NOx emisyonu %80 azaltılmıştır.

Katı Haldeki Katalizörler

Günümüzde Honda NOx uzaklaştırma teknolojilerine muhteşem bir teknoloji daha ilave etti. İndirgeme kimyasalına ihtiyaç olmadan %90 oranında NOx gazını azota dönüştüren NOx katalizör sistemi. Bu yeni teknoloji bir kısım NOx i amonyağa dönüştürüyor ve amonyak geri kalan NOx ile reaksiyona girerek azot gazına dönüşüm sağlanmış oluyor. Bu sistem 2009 yılında Honda Accord modellerde uygulanmaya başlanacak. Sistemin çalışması 2 katmanlı katalizörlere dayanıyor. Üst katman yüksek yüzey alanına sahip poröz yapıda zeolit olup, alt katman ise 2 ayrı katalizör olan ceriumoksit ve platin. Normal yalın motor çalışmasında üst katman NOx i özümler ve bir kısmını azot gazına dönüştürür. Yakıtın zengin yandığı kısa anlarda alt katalizör katman egsoz gazından amonyak üretir ve motor yalın yanmaya geçinceye kadar üst katmanın zeolit tabakasında depolar. Yalın yanmaya geçtiği anda amonyak NOx i azot gazına indirger.

Gelecek Dizelde mi?

Daimler Chrysler, Honda ve VW Kuzey Amerika pazarı için temiz dizel motorlardan çok ümitli ancak diğer firmalar küçük araçlara uygulama konusunda pek iyimser gözükmüyor. Toyota ise Avrupa ve Asya pazarları için iyimser. Yakıt konusunda da sorunlar var, Amerika’da en düşük kükürt oranlı dizel yakıtı olmasına rağmen Avrupa’da daha düşük kükürt oranlı ve setan sayılı yakıt bulmak mümkün. Daha iyi ve düzenli dizel yakıt lojistiği sağlanması teknolojinin gelişmesine ve yaygınlaşmasına yardımcı olacaktır. Amerikan rafinerileri daha ziyade benzin üretimi için tasarlandığından gerekli revizyonlar için önemli yatırım maliyetleri çıkacaktır. Soyadan elde edilen biyodizel henüz çok yeni ve tüm dizel yakıt üretim miktarının çok küçük bir oranını teşkil etmektedir. Şurası gerçek ki günümüzün dizel motorlu araçları daha 20-25 yıl yollarda hakimiyetini sürdürecektir.

Kaynak: Scientific American

Çeviren: Işık Tansal

HAVAYI KIRLETMEYEN ARAC ARASTIRMALARI SABUN YAPISINDA BULUNAN BIR KIMYASAL ILE HIZ KAZANDI

EATONTOWN, N.J. Jersey sahilinde bir teknisyen ufak bir garajda, Cumartesi akşamı Ford Explorer'i çalıştırıp kullanmaya başladı. Araç iki feet yürüdükten sonra sevinç gösterileri ortalığı kapladı. Bıyıklı bir mühendis olan Steven Amendola arabanın şoför yanı koltuğuna, beş diğer araştırmacı da arka koltuğa atladılar. Arabayı tekrar tekrar ileri geri hareket ettirerek 10 feet hareket ettirdiler.

Belki de Dünya’nın en kısa eğlenceli araba yolculuğu iki yıl önce gerçekleşmişti. Amendola’nın takımı arabanın yakıt hücresine gücü, suda çözünmüş beyaz bir toz ve sabunun temel içeriklerinden olan boraks dan elde etmişlerdi. Bu yakıtın yanmasından hava kirletici, sera etkisi yapan bir gaz da çıkmamıştı. Dahası bu yakıttan da bol miktarda doğada vardı.

Birkaç ay sonra, SUV henüz emekleme aşamasında olan ve halka hitap edecek Millennium Cell firmasını 30 milyon Dolara kurdu. Program Müdürü Richard D. Mohring “Bu aracı Nasdaq’a doğru süreceğiz” şeklinde beyanat verdi. Ford Explorer’in kaportasının altında Amendola tarafından yönetilen takımın zekası yatıyordu. Bu bir pompa, borulama ve katalist hücreleri serisinden olan Hidrojen Gereksinim Sistemiydi. Sodyum Boro Hidrat olarak da bilinen yakıt katalistle temas ettiğinde reaksiyon Hidrojen gazı üretiyor, bu da havadaki oksijen ile birçok yakıt pilini aktif hale getiriyordu. Mohring’in gözlemlerine göre söyleyeceğimiz ilk şey “hidrojenin depolanmasının kolay oluşudur”. İşin ticari hale dökülmesinde en önemli engel hidrojenin uçucu özelliğidir. Millennium sisteminde, yakıt araç içinde küçük bir hacımda gerek duyulduğu anda üretildiği için ve basıncı da klasik hidrojen tanklarındaki basınca göre çok az olması nedeniyle tehlike minimuma indirilmiştir.

Başkan ve CEO olan Stephen Tang bu sistem için, “her bakımdan benzinli motorlardan daha güvenli” ifadesini kullanmaktadır. Yakıtın kendisi ağırlıkça %7 hidrojen olup patlayıcı ve yanıcı özellikte değildir. Diğer bir artı yönü, tahmini Dünya boraks rezervleri 600 milyon ton olup ihtiyacı yıllarca karşılar. Boraks tedarikinde öncü bir kuruluş olan Birleşik Devletler Boraks firmasının son çalışmalarına göre bu cevher Türkiye’den sonra en çok ABD de bulunmaktadır.

Sodyum Boro Hidrat ın enerji yoğunluğu- Her litre hidrojende depolanmış olan kullanılabilir enerji-yakıt pillerini, içten yanmalı benzinli motorlar ile yüksek verimlilik bakımından başa baş hale getirmiştir. Son yapılan prototipler araçların hiç yakıt almadan 300 mil yol alabilmelerini sağlamıştır. Geçen Aralıkta Daimler-Benz, hibrit bir minivan model olan, yakıt pilleri ve batarya takviyeli güç mekanizması içeren Natrium’u topluma sergiledi. Natrium’da yakıt pillerine hidrojen, Vancouver da yerleşik Ballard Güç Sistemleri tarafından taşındı. Şimdi ülke yollarında dolaşan bu araç 60 mil/saat hıza 16 saniye gibi etkileyici bir sürede çıkmaktadır. Ancak, Daimler-Benz daha iyi bir performansa ulaşacağına inanmaktadır.

Sodyum Boro Hidrat ın kimyasal özellikleri yarım asrı aşan bir süreden beri bilinmektedir. 1950 yılında daha başka yakıt alternatifleri bulunana dek Amerika ve Ruslar tarafından jet yakıtı ve roket yakıtı olarak kullanılan boran grubundandır. Bu gün bu bileşim kağıt sanayiinde ağartma kimyasalı olarak kullanılmaktadır. 1990 ların başında enerji danışmanı olarak çalışan Amendola bu yakıtın Amerika’lıların düşkün olduğu geniş yakıt canavarı otomobiller için ideal olduğunu düşündü. Çocukluğundan beri itici yakıtlar hakkında kafa yoran, lisede patlayıcılar ve itici yakıtlar ile oynayan Amendola kimyada Ph derecesini almadan önce Daha Temiz Kömür Süreci ile ilgili iki patent sahibi olmuştur. Laboratuarında bulunan Sodyum borohidrit ile pili üretmişse de ilk defasında çalışmamış ancak daha sonra 11 gün sürekli çalışarak yatırımcıları etkilemiştir.

Bu yatırımların karşılığının alınabilmesi ve teknolojinin toplumun hizmetine taşınabilmesi için Millennium, Duracell, DuPond, Dow Chemical’dan çıkarılan iki nobel ödülü sahibi deneyimli değerli kişiyi danışman ve üst yönetici olarak çağırdı. Şirket bir seri devasa teknik engeli aşmak zorundaydı. Ticari Sodyum Boro Hidratın fiyatı bir depo benzinin 50 katıydı, dahası yakıttan elde edilen enerji üretiminde kullanılandan daha azdı.

Hidrokarbon yapısında olmayan enerji kaynağı üretmek için gerekli alt yapının olmayışı büyük bir engeldi ve şirketin bu engeli tek başına kaldıracak gücü yoktu. Tang, “Yakıt istasyonlarının araçlara sodyum boro hidrit pompaladığı, atık ürün olarak da sodyum boratın dışarı pompalandığı ve bununda tekrar geri dönüşüm sistemi olan sentez sürecine döndürülmesi” öngörüşünü ortaya attı.

Millennium’un kaderi yakıt pillerinin gelişmesine ve toplumu hidrokarbon yapıda olmayan yakıt türlerine döndürecek sosyal faktörlere bağlıydı. Sadece Millennium’un yakıtı pahalı değildi. Yakıt pillerinin ucuzluğu teknolojik gelişmeye ve üretim ekonomilerindeki gelişmeye bağlıydı. Amerikan Enerji Bakanlığında henüz kurulan Hidrojen Vizyon Paneli üyesi olan Tang Bush hükümetinin petrol tüketen araçlarda yakıt verimliliği arttırma projelerini desteklemesiyle bu konuda gerekli gücü daha çabuk toplayacaklarını belirtmektedir.

Hidrojenin ekonomik olmasını beklerken bir seri yeni teknolojilere de gereksinim duyulmaktadır. Yakıt piliyle elektrik üreteceği yerde Millennium sistemince sağlanan hidrojeni yakan içten yanmalı motorlar toplu üretime geçiş için bir sıçrama noktası olabilir. Şirketin devasa garajına park edilmiş olan New York şehri taksisi böyle bir motor ile donatılmıştır. Eksozundan bugünün araçlarıyla mukayese edersek, çok düşük miktarda azot oksitler çıkartmakta ve karbondioksit çıkışı olmamaktadır. Millennium teknolojisinin yakın dönem uygulamaları kendilerini, silikon yonga fabrikalarında, telekominikasyon ağlarında, askerler için kuvvet takviye edici elbiselerde ( exoskeletons) seyyar güç jeneratörleri olarak gösterecektir. Uzun ömürlü sodyum borohidrit bataryaları ve yakıt pilleri tanklarda gemilerde ve insansız hava araçlarında yerlerini almaya başlamıştır. Tedarik zinciri oldukça zengindir. Örneğin deniz taşıtları okyanustan suyu çekip gemide katı yakıt ile karıştıracak ve uzun bir süre yakıt almamak için depolayacaktır.

Temiz oto anlayışı bir çok şekilde karşımıza çıkmaktadır. Bunların içinde elbette metanol ve doğal gaz da vardır. Bir kısım araştırmacılara göre en iyi çözüm hidrojen depolamaya uygun katı fazlı ortamdır. Bu belki de pratiğe dökümüne daha onlarca yıl olan karbon nano tüp kullanımıdır. Mamafih Fidelity Capital Markets’in araştırma kolu olan Vestigo Associates’in başkan yardımcısı David Sackler’e göre doğru partnerler ile çalışma kabiliyetini gösteren Millennium diğerlerine göre daha ileri bir durumdadır. Şirket, U.S. Boraks, Rohm and Haas ve Air Products and Chemicals ile tedarik bakımından ilişkilere başlamış, talep bakımından çeşitli oto üreticilerini cezbetmeye başlamıştır. Sackler “büyük enerji şirketi veya oto yapımcısı ile geniş çaplı bir üretim tesisi için anlaşma kritik olabilir” ifadesini kullanmaktadır.

Tang’a göre eğer Millennium doğru bağlantıları yapar, tek bir Natrium oto için enerji maliyetini aşağı çekebilirse, bulduğu yakıt teknolojisi yeni bir devir açacaktır. Bu konuda ilerleme kaydederse beyaz toz kişisel bilgisayarlardan ve tekerlekli sandalyelerden tutun geniş yakıt pilli büyük makinalar içeren otobüslere, gemilere, denizaltılara ve belki de uçaklara güç sağlayacaktır.


Kaynak:
Scientific American Mayıs 2002

Yazar:
Julie Wakefield.

Çeviren:
Işık Tansal.