Design of bench-scale methane processing reactors for hydrogen-driven PEM fuel cells
Hidrojenli PEM tipi yakıt pili için metan dönüşmeli reaktörlerin laboratuvar ölçekli tasarımı
- Tez No: 200275
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN, YRD. DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Küçük ölçekli yakıt pili uygulamalarında kullanmak üzere metan gazının yakıt dönüşüm sisteminde hidrojene dönüşümünün durağan davranışı bilgisayar destekli modelleme/benzetim yöntemleriyle incelenmiştir. Yakıt dönüşüm sistemi dolaylı kısmi oksidasyon (toplam oksidasyon + buhar reformlama) reaktörü, su-gazı değişim reaktörü ve seçimli karbon monoksit oksidasyon reaktöründen oluşmaktadır. Dolgulu yataklı tipte ve tüp şeklinde olduğu kabul edilen reaktörlerin kararlı durum benzetimleri ve boyutlandırılmaları altı değişik besleme oranı ((metan/oksijen, buhar/metan) = (2.24, 1.17), (1.89, 1.56))/yakıt pili çıkış gücü (10, 50, 100 W) düzeninde yapılmıştır. Reaktörlerin boyutlarının katalizör miktarı cinsinden bulunmasıyla sonuçlanan reaktör benzetimlerinde kullanılacak sınır değerlerini elde etmek amacıyla kütle dengesi hesaplamaları yürütülmüştür. Modelleme ve benzetim çalışmaları bir boyutlu türdeş reaktör modeli kullanılarak yapılmıştır. Uzunluk cinsinden reaktör boyutları ve katalizör parçacığının çapı, katalizör parçacığının içindeki kütle iletimini, akışkan ve katalizör arayüzündeki ısı iletimini, ve dolgulu yataklı reaktörlerdeki akış rejimini belirleyen kriterler kullanılarak bulunmuştur. Boyutlandırmanın aşırı basınç düşüşüne sebep olmaması için reaktör tüpü boyunca toplam basınç değişimi ayrıca kontrol edilmiştir. İki farklı besleme oranı için ve bütün reaktörlerde katalizör miktarının PEM tipi yakıt pili nin gücüyle doğrusal olarak arttığı bulunmuştur. Bunun sonucu olarak, her reaktörün uzunluk ve çap değerlerinin de artan yakıt pili gücüyle birlikte arttığı gözlemlenmiştir. 10, 50 ve 100W lık yakıt pillerini çalıştaracak toplam reaktör hacimleri 7.36 cm3, 38.05 cm3, 83.52 cm3 olarak hesaplanmıştır. Bunun yanısıra benzetim sonuçları kullanılarak 10W lık yakıt pilini çalıştırmak üzere laboratuvar ölçekli bir esas model önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
The steady state behaviour of conversion of methane to hydrogen in the fuel processor system is investigated using computer-based modeling/simulation techniques for use in small scale fuel cell applications. The fuel processor system is consisted of a catalytic indirect partial oxidation reactor, (combined of total oxidation, steam reforming and water gas shift reactions), a water-gas shift converter, and a preferential oxidation reactor. Steady-state simulation and sizing of packed-bed tubular type reactors are carried out for six different feed ratio configurations: ((methane/oxygen, steam/methane) = (2.24, 1.17), (1.89, 1.56))/PEMFC power output (10, 50, 100 W). Material balance calculations have been carried out to obtain boundary conditions used in the reactor simulations which have been carried out using one-dimensional pesudohomogeneous reactor model. The model equations give the size of reactors in terms of catalyst weight. Reactor dimensions and catalyst particle diameter are then estimated by using a set of criteria to quantify intraparticle mass and interfacial heat transfer resistances and flow behaviour in packed beds. Total pressure change along the reactor tube is also checked such that the dimensions do not lead to excessive pressure drop. At both feed compositions, catalyst quantity in each reactor is found to increase linearly with respect to power output size of PEMFC. Consequently, lengths and diameters for IPOX, WGS and PROX reactors are also observed to increase with growing PEMFC output. Total reactor volumes to operate 10, 50, 100 W of PEM fuel cell, are estimated to be 7.36 cm3, 38.05 cm3, 83.52 cm3 respectively. In addition, a bench scale laboratory prototype to operate 10W PEMFC has been proposed using simulation results.
Benzer Tezler
- Design and operation of a bench scale fixed bed gasification system
Laboratuar ölçekli sabit yatak gazlaştırma sisteminin tasarımı ve çalıştırılması
GÜZİDE YİNESOR
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
EnerjiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. Z. SİBEL ÖZDOĞAN
- Rubber-pad forming: Design and construction of a bench-scale press and experimental investigation
Başlık çevirisi yok
M.HÜSNÜ DİRİKOLU
- Basamak patlatmasında tasarım parametrelerinin patlatma verimliliği ve çevresel etki açısından değerlendirilmesi
Evaluation of design parameters in bench blasting in terms of blast efficiency and environmental effect
ÖZGE AKYILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKER HÜDAVERDİ
- Design and thermodynamic analysis of a magnetic refrigeration system onboard ship for near-room temperature applications
Bir gemide oda sıcaklığı civarındakı uygulamalar için manyetık soğutma sisteminin tasarımı ve termodinamık analizi
MUHAMMED EMİN TURGUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gemi MühendisliğiPiri Reis ÜniversitesiGemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT EZGİ
- Thermo-catalytic pyrolysis of unrecycled plastic waste in a lab-scale experimental set-up: Determination of optimal operating conditions
Geri dönüştürülmemiş plastik atıkların laboratuvar ölçekli bir deney düzeneğinde termo-katalitik pirolizi: Optimal çalışma koşullarının belirlenmesi
ECRİN EKİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. GÜRAY YILDIZ
DR. BAŞAR ÇAĞLAR