PEM tipi yakıt hücrelerinde gaz akış kanalı içerisindeki engelleyici blokların hücre performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effects of obstacles with the gas flow channels in PEM fuel cells
- Tez No: 549376
- Danışmanlar: PROF. DR. İMDAT TAYMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Proton değişim membranlı (PEM) yakıt hücreleri optimum hücre performansı sağlandığında, umut vaat eden güç üretim kaynakları olarak kabul edilmektedir. Tasarım ve işletme parametreleri hücre performansını önemli ölçüde etkileyen anahtar faktörlerdir. Bu çalışmanın ilk aşamasında; üç boyutlu, tek fazlı, geleneksel gaz akış kanallı PEM yakıt hücresinin sayısal modeli literatürdeki tasarım parametrelerine göre geliştirilmiş, sınır koşulları ve elektrokimyasal parametreler tanımlanmış, ANSYS FLUENT HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) kodu kullanılarak çözülmüştür. Sayısal modelin simülasyon sonuçları deneysel verilerle karşılaştırılmış, iyi bir uyum göstermiştir. Sıcaklık, basınç, kütlesel debi hücre performansını etkileyen işletme parametreleri ve bir tasarım parametresi olan PEM yakıt hücresinin gaz difüzyon katmanlarının gözenekliliğinin etkisi düz gaz akış kanal geometrisi için incelenmiştir. Bir sonraki aşamada aynı sayısal modelin gaz akış kanallarına farklı geometrilerde engeller ekleyerek, sayısal çözümleme yapılmıştır. Bu çalışmanın amacı, PEM yakıt hücresinin gaz akış kanallarında bulunan dikdörtgensel ve yarı silindirik engellerin hücre performansı üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Nümerik sonuçlar, belirli hücre potansiyellerinde proton değişim membranlı yakıt hücresindeki geleneksel gaz akış kanalına kıyasla yarı silindirik veya dikdörtgensel engelli gaz akış kanalları için daha yüksek akım yoğunluklarının elde edilebileceğini göstermektedir. Sayısal analizlere göre, gaz akış kanallarına belirli sayıda engelleyici blok eklemek kanal merkezinden yakıt hücresinin katalizör tabakasına olan kütle taşınımını iyileştirmektedir.
Özet (Çeviri)
Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are considered as promising power generation sources if optimal cell performance is supplied. Design and operating parameters are key factors that significantly affect the cell performance. In the first stage of this study; the three dimensional, single phase, PEM fuel cell with conventional gas flow channel has been developed by using the design parameters in the literature, boundary conditions and electrochemical parameters have been defined and solved by using ANSYS FLUENT CFD (Computational Fluid Dynamics) code. The simulation results of numerical model are compared with experimental data showing a good agreement. The effects of operating parameters such as temperature, pressure, mass flow rate and gas diffusion layer's porosity that is a design parameter are investigated on the cell performance for the straight geometry. In the next stage, numerical analysis are performed by adding obstacles with different geometries to the gas flow channels of the same numerical model. The objective of this study is to investigate the effects of rectangular and wave-like form obstacles in the gas flow channels of PEM fuel cell on the cell performance. Numerical results show that higher current densities can be obtained in certain cell potentials for gas flow channels with the wave-like form or rectangular obstacles compared to the conventional gas flow channel in the proton exchange membrane fuel cell. According to numerical analysis, adding a certain number of obstacles to the gas flow channels improves the mass transport from the channel core to the catalyst layer of the PEM fuel cell.
Benzer Tezler
- Serpantin kanallı proton aktaran membran yakıt hücresinin sayısal çözümü
Numerical solution of proton exchange membrane fuel cell with serpantine channel
HASAN GÜNÜŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABUZER ÖZSUNAR
- Design,manufacturing and testing of high temperature PEM fuel cell stack
Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücresi yığını tasarımı, üretimi ve testleri
YAĞMUR BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiAtılım Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Proton geçirimli membran tipi yakıt hücrelerinde gaz difüzyon tabakasının modifikasyonu ve modellenmesi
Modification and modelling of gas diffusion layer on proton exchange membrane fuel cells
ŞEYMA KİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ KAAN ÖZDEMİR
- Proton değişim yakıt pili (PEM) membranlarının ve teknik tekstil desteklerinin incelenmesi
The analysis of proton exchange membrane fuel cell anda technical textile support
İREM TURHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ÜÇGÜL
YRD. DOÇ. DR. SİBEL YILDIZ
- Synthesis of proton exchange membrane by atrp and iniferter methods
Atrp ve iniferter yolu ile iyonik iletkenliğe sahip polimer sentezi
CÜNEYT ERDİNÇ TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR