Simulation-based performance and cost optimization of alkaline electrolysers
Alkali elektrolizörlerin simülasyon tabanlı performans ve maliyet optimizasyonu
- Tez No: 934851
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN ÖZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alkaline water electrolysis, hydrogen production, cost optimization, performance optimization, electrolyzer, COMSOL, LCOH, EES, LCOE, Alkali su elektrolizi, hidrojen üretimi, maliyet optimizasyonu, performans optimizasyonu, elektrolizör, COMSOL, LCOH, EES, LCOE
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
This study focuses on the optimization of alkaline water electrolyzers to develop a cost-effective and efficient approach for hydrogen production. A one-dimensional electrochemical modeling was performed using the COMSOL Multiphysics software to analyze the impact of varying model parameters on system performance. The current and voltage data obtained from COMSOL were integrated into the Engineering Equation Solver (EES) program for detailed cost analysis. The modeling systematically investigated key operational parameters, including current density, voltage, electrolyte concentration, temperature, distance between electrode and separator, and porosity, to evaluate their effects on system performance and economic feasibility. The results demonstrated that low electricity costs and optimal current densities significantly reduced the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH). Furthermore, larger systems were observed to achieve lower costs through economies of scale. This study highlights the critical interactions between operational parameters and cost optimization, providing actionable insights for the development of alkaline electrolyzer technologies. The findings contribute to the advancement of more sustainable and cost-effective solutions for hydrogen production.
Özet (Çeviri)
Bu çalışma, hidrojen üretiminde maliyet etkin ve verimli bir yaklaşım geliştirmek amacıyla alkalin su elektrolizörlerinin optimizasyonuna odaklanmıştır. Çalışmada, COMSOL Multiphysics programı kullanılarak bir boyutlu elektrokimyasal modelleme gerçekleştirilmiş ve model parametrelerindeki değişikliklerin performans üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir. COMSOL ile elde edilen akım ve voltaj verileri, Engineering Equation Solver (EES) programına entegre edilerek detaylı bir maliyet analizi yapılmıştır. Modelleme kapsamında, akım yoğunluğu, voltaj, elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık, elektrotlar ve separator arası mesafe ve porozite gibi temel operasyonel parametreler, sistem performansı ve ekonomik fizibilite üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amacıyla sistematik olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, düşük elektrik maliyetlerinin ve optimum akım yoğunluklarının hidrojenin seviyelendirilmiş maliyetini (LCOH) önemli ölçüde azalttığını ortaya koymuştur. Ayrıca, daha büyük sistemlerin ölçek ekonomisi sayesinde maliyetleri düşürdüğü gözlemlenmiştir. Bu çalışma, operasyonel parametreler ile maliyet optimizasyonu arasındaki kritik etkileşimleri vurgulayarak alkalin elektrolizör teknolojilerinin gelişimine yönelik uygulanabilir öneriler sunmaktadır. Elde edilen bulgular, hidrojen üretiminde daha sürdürülebilir ve maliyet etkin çözümler geliştirilmesi adına önemli bir katkı sağlamaktadır.
Benzer Tezler
- Sıvı ham demirdeki silisyum miktarının torpido içerisinde azaltılmasına yönelik çalışmalar
The study about decrease of hot metal silicon content in torpedo car
KEREM DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Sensörsüz fırçasız doğru akım motorlarında pıd parametrelerinin metasezgisel yöntemlerle optimizasyonu ve simülasyon tabanlı performans analizi
Optimization of pid parameters in sensorless brushless DC motors using metaheuristic methods and simulation-based performance analysis
ABDULKADİR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Bakırçay ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT DEMİR
- Model-based simulation and optimization of an scr system for a heavy-duty diesel engine
Ağır vasıta dizel motoru için scr sisteminin model tabanlı simülasyon ve optimizasyonu
MUHAMMED ENES KARAGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
- Simulation based optimal design of exoskeletons to reduce metabolic cost and improve energy efficiency
Dış iskeletlerin metabolik desteğinin ve enerji sarfiyatının benzetim tabanlı optimizasyonu
ALI KHALILIAN MOTAMED BONAB
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. VOLKAN PATOĞLU
- A decision support model for the early design phase of residential buildings based on space conditioning energy prediction and optimization with embodied energy
Konut binalarının erken tasarım aşaması için mekan iklimlendirme enerjisi tahmini ve gömülü enerji ile optimizasyonuna dayalı bir karar destek modeli
DAMLA KÖMÜRCÜ
Doktora
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETHİYE ECEM EDİS