System-level modeling and simulation of direct methanol fuel cells
Doğrudan metanollü yakıt pillerinin sistem-düzeyi modellemesi ve simülasyonu
- Tez No: 561607
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN, DOÇ. DR. MUSTAFA FAZIL SERİNCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Ekserji analizi, Enerji analizi, Kondenser, Yakıt hücreleri, Yakıt sistemleri, Exergy analysis, Energy analysis, Condenser, Fuel cells, Fuel systems
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, doğrudan metanollü yakıt pili (DMYP) için kurum içi deneysel verilerini, sistem elemanları için uygulanan kütle, enerji ve ekserji denge denklemleriyle birleştiren aktif DMYP sisteminin termodinamik bir modeli geliştirildi. Bu amaçla, termodinamik analizi takip eden şekilde geliştirilmiştir; ilk olarak, tamamen deneysel yöntemlerden daha az maliyetli ve tamamen teorik yöntemlerden daha doğru olan yarı-deneysel bir matematiksel DMYP sistemi modeli oluşturulmuştur. Bu amaçla, bazı çalışma koşulları (örneğin metanol konsantrasyonu, akım yoğunluğu ve hava akış hızı) için DMYP üzerinde yapılan deneylerle elde edilen veriler, eğri uydurma yöntemi ile model denklemlerine (kütle, enerji ve ekserji dengeleri) entegre edilmiştir. Böylelikle, bu model, çalışma koşulları altında anot ve katot taraflarının giriş ve çıkışındaki kütle akış hızlarını, ekserji akış hızlarının yanı sıra DMYP'nin güç yoğunluğunu bulmak için kullanılır. Daha sonra, sistem elemanlarının giriş ve çıkışındaki kütle ve ekserji akış hızlarını bulmak için temel termodinamik denklemler bu sistem elemanlarını çevreleyen kontol hacimlerine uygulanır. Bu denklemler Engineering Equation solver (EES)'da çözülerek, çalışma koşullarının kondenser çıkış sıcaklığına, her bir sistem elemanı için ekserji yıkımlarına, sistem elemanlarının güç çıktısına ve sistemin elektriksel ve ekserjetik verimliliğine etkisi hesaplanmıştır. Ayrıca, bir DMYP sisteminde kurulu hazır bir kondenser için iki fazlı yenilikçi bir model geliştirilerek bu sistemin su özerkliği incelenmiştir. Su özerkliği için bu modelden kapsamlı sonuçlar (örneğin bağıl nem ve buhar basıncı) ve kondenserdeki yoğuşmuş kütle akısı elde edilir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a thermodynamic model of an active direct methanol fuel cell (DMFC) system, which couples in-house experimental data for the DMFC with the equations of the mass, energy and exergy balances for the system components, is developed. For this purpose, the thermodynamic analysis is developed by following; firstly, a semi-empirical mathematical DMFC system model which is less costly than fully experimental methods and more accurate than fully theoretical methods, is formed. Secondly, the empirical data which are obtained with experiments on DMFC for some operating conditions (e.g. methanol concentration, current density and air flow rate) are integrated to the model equations (mass, energy and exergy balances) through curve fitting method. Thus, this model gives the mass and exergy flow rates at the inlet and exit of the anode and cathode sides as well as power density of DMFC. The basic thermodynamic equations are then applied around control volume enclosing system components of DMFC to find mass flow rates and exergy flows at the inlet and exit of these components. Solving these equations in Engineering Equation Solver (EES), the effect of operating conditions on the condenser outlet temperature, exergy destruction of each component, the required power of system components, electrical and exergetic efficiency of DMFC system is calculated. Moreover, water autonomy for this system is examined through a novel two-phase condenser model developed. The comprehensive results (e.g. relative humidity and mole fraction) as well as condensate mass flux in the condenser are obtained through this model for water autonomy.
Benzer Tezler
- Production of high temperature core-sheath nanofiber proton exchange membranes via electrospinning method
Elektrodokuma yöntemi ile yüksek sıcaklık çekirdek-kılıf nanolif proton değişim membranlarının üretilmesi
SASSAN JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2018
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- Removal of odor emissions from food fermentation and petrochemical production processes with using biological treatment methods
Gıda fermentasyon ve petrokimya üretim sektörleri kaynaklı koku emisyonlarının biyolojik arıtma yöntemleri ile giderilmesi
İLKER AKMIRZA
Doktora
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR ALP
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- İşletmelerde veri örgütlenmesi ve yönetim açısından bilgi sistemleri
Başlık çevirisi yok
FAHAMET TOPALOĞLU
- Sendikalar ve ekonomik gelişme: İşçi örgütlerinin yatırım ve kooperatifçilik faaliyetleri
Başlık çevirisi yok
AYSEN TOKOL