Metal bipolar plakalı pem yakıt pilinin tasarım, üretim ve optimizasyonu
Design, manufacturing and optimization of metal bipolar plate pem fuel cell
- Tez No: 1012559
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ SÜRMEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tez çalışmasında metal bipolar plaka tasarımı ve üretimi yapılarak, tek hücreli PEM yakıt pili üretilmiş ve performans testi gerçekleştirilmiştir. Bipolar plaka malzemesi olarak AISI 316L paslanmaz çelik tercih edilmiş; bu seçimin nedenleri olan korozyon direnci, elektriksel iletkenlik, şekillendirilebilirlik, endüstriyel erişilebilirlik özellikleri detaylıca değerlendirilmiştir. Bipolar plaka kanal geometrisi ve kanal sayısı, PEM yakıt pili performans analizleri temel alınarak belirlenmiş ve tasarım süreci yürütülmüştür. Plaka tasarımı için sac şekillendirme analizleri gerçekleştirilmiş; çarpma ile şekillendirme (crashform), çekme ile şekillendirme ve süzdürme çubuğu eklenmiş çekme ile şekillendirme yöntemleri karşılaştırılmıştır. Yeterli form doğruluğunu sağlayan en az karmaşık yöntem tercih edilerek buna uygun kalıplar tasarlanmış ve üretilmiştir. Şekillendirilen sac plakalar delik delme ve dış kesim işleminden geçirilmiş, ardından lazer kaynak yöntemiyle birleştirilerek metal bipolar plakalar elde edilmiştir. Tek hücreli yakıt pili oluşturmak amacıyla katalizör yüklemesi yapılarak Membran Elektrot Grubu (MEG) hazırlanmıştır. Uygun cıvata sıkma torku belirlenerek hücre montajı tamamlanmıştır. Sızdırmazlık testleri yapılarak sonrasında tek hücre performans testi yapılmıştır. Sonuçlar, literatürde raporlanan sonuçlarla uyumlu bulunmuştur. Bu çalışma, metal plakalı PEM yakıt pilinin Türkiye'de yerli olarak geliştirilebileceğini ortaya koymakta ve gelecekte farklı tasarıma sahip metal plakalı PEM yakıt pillerinin ticari üretime geçişi için önemli bir teknolojik eşik oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this Ph.D. study, a single-cell PEM fuel cell was produced by designing and manufacturing a metal bipolar plate, and its performance was experimentally conducted. AISI 316L stainless steel was selected as the bipolar plate material, and the reasons for this choice—namely corrosion resistance, electrical conductivity, formability, and industrial availability—were thoroughly evaluated. The channel geometry and channel number of the bipolar plate were determined based on PEM fuel cell performance analyses, and the design process was conducted accordingly. For the plate design, sheet metal forming analyses were performed, and crash forming, drawing, and drawing with drawbeads method were comparatively investigated. The least complex forming method that provided sufficient form accuracy was selected, and the corresponding forming dies were designed and manufactured. The formed sheet metal plates were subsequently subjected to hole drilling and outer trimming processes, after which they were joined using laser welding to obtain metal bipolar plates. To assemble the single-cell fuel cell, a Membrane Electrode Assembly (MEA) was prepared by applying the catalyst layers. The cell assembly was completed by determining the appropriate bolt tightening torque. Leak tests were conducted, followed by single-cell performance testing. The experimental results were found to be in good agreement with those reported in the literature. This study demonstrates that metal bipolar plate PEM fuel cells can be developed domestically in Türkiye and represents a significant technological milestone toward the future commercial production of metal bipolar plate PEM fuel cells with various designs.
Benzer Tezler
- Yakıt pillerinde kullanılan metal bipolar plaka kaplama elektriksel temas direncinin sayısal analizi
Numerical analysis of electrical contact resistance of coating used on metal bipolar plates in fuel cells
ÖZGÜN ÖNEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SUHA YAZICI
PROF. DR. DİLEK KUMLUTAŞ
- Yakıt pillerinde (PEMFC) bipolar yüzeyli metal malzemelerin farklı sıcaklık aralıklarında kullanımının incelenmesi
The investigation of using of bipolar surface metal materials in different temperatures for fuel cell (PEMFC)
SEZGİN KARADENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İDRİS KAYNAK
- Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücrelerinde metal bipolar tabakanın korozyon direncinin geliştirilmesi
Improving corrosion resistance of the metal bipolar plates at high temperature proton exchange membrane(PEM) fuel cells
ZEHRA AKMER KARAHANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mühendislik BilimleriGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ATA
- P- tipi silisyum yarıiletkeni ile yapılan bipolar ve simetrik kontak yapıların I-V ve C-V karakteristikleri incelenerek çeşitli parametrelerin hesaplanması
The Study of I-V and C-V characteristic of bipolar and symmetric contact structures by using the semiconductor of p-type
ABDULKADİR DARTICI
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECATİ YALÇIN
- Bipolar bozukluk ve şizofreni tanılı hastalarda tiyol-disülfit homeostazisi ve serum bakır, çinko, alüminyum düzeylerinin değerlendirilmesi
Evaluation of thiol-disulfide homeostasis and serum levels of copper, zinc, aluminium in patients diagnosed with bipolar disorder and schizophrenia
MUSTAFA BOZKURT
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
BiyokimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiTıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DUYGU KUMBUL DOĞUÇ