Geri Dön

PEM yakıt pilinin iki boyutlu modellemesi

2d modelling of a PEM fuel cell

  1. Tez No: 185605
  2. Yazar: MURAT AYDIN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ALTUĞ ŞİŞMAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Hidrojen enerjisi, PEM yakıt pili, modelleme, Hydrogen energy, PEM fuel cell, modelling
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Enerji Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Üniversitesi : stanbul Teknik ÜniversitesiEnstitüsü : Enerji EnstitüsüProgramı : Enerji Bilim ve TeknolojiTez Danışmanı : Doç. Dr. Altuğ ŞişmanTez Türü ve Tarihi : Yüksek Lisans-Aralık 2006ÖZETPEM YAKIT P L N N K BOYUTLU MODELLEMESMurat AydınYapılan bu çalışmada, sonlu eleman metodu kullanılarak 2 boyutlu, kararlı haldeçalışan bir PEM yakıt pilinin sayısal modeli kurulmuştur. Model kurulduktan sonraliteratürdeki sonuçlarla modelin doğrulaması yapılıp, model üzerinde farklı difüzyonmodelleri, daha gerçekçi sınır şartları, gözeneklilik katsayısı ve sıcaklık ve basınçbağımlı difüzyon katsayıları gözönüne alınarak irdelemeler yapılmıştır.Tez çalışmasında geliştirilen yakıt pili modeli yardımıyla farklı çalışma gerilimleri içingaz konsantrasyonu dağılımları, difüzif ve konvektif akılar, voltaj-akım ve voltaj-güçdeğişimleri belirlenmiştir. Ayrıca polarizasyon eğrileri esas alınarak dizayn ve işletmeparametreleri incelenmiştir. Elektrot kalınlığı ve uzunluğunun azaltılması sonucu dahaiyi performans elde edildiği ve böylece küçük boyutlardaki PEM yakıt pillerinden dahaiyi performansa sahip olabilecekleri görülmüştür. Yakıt pilinde en büyük kayıplardanbirini oluşturan membran kaybının azaltılmasında membran kalınlığının azaltılması vemembran iletkenliğini arttırmanın önemi anlaşılmıştır. Sıcaklık, basınç gibi çalışmaparametrelerinin yakıt pili performansı üzerinde önemli etkileri olduğu görülmüştür.Parçalı tip kanalda paralel ve karşıt akış tipleri arasında performans bakımındananlamlı bir fark olmadığı görülmüştür. Ayrıca gaz giriş ve çıkış kesitlerinin artmasıdurumunda daha iyi performans eğrileri elde edilmiştir.Bilgisayar ortamında gerçekleştirilen sayısal model yardımıyla sanal bir deney ortamıoluşturularak parametrik incelemelerin yapıldığı bu çalışmayla, gelecekte 3 boyuttadaha detaylı malzeme, reaksiyon ve denge analizleri yapılabilecek gelişmiş bir modeliçin temel bir model geliştirilmiştir.

Özet (Çeviri)

University : stanbul Technical UniversityInstitute : Institute of EnergyProgramme : Energy Science and TechnologySupervisor : Doc.Dr. Altuğ ŞişmanDegree Awarded and Date : M.Sc.-December 2006ABSTRACT2D MODELL NG OF A PEM FUEL CELLMurat AydınIn this study, 2D steady state mathematical model is developed for a PEM fuel cell byusing finite element method. After a basic model is verified by comparing its results withthe results in literature, some improvements are made on the model. In improved model,more realistic boundary conditions, temperature and pressure dependent diffusivitycoefficients are used and the porosity coefficient is considered.By use of this developed model, distributions of hydrogen, oxygen and water vaporconcentrations, diffusive and convective mass fluxes, voltage-current and voltage-powerdensity quantities are determined for different operating voltages. Some design andworking parameters are examined by considering the voltage-current relations. A goodperformance is obtained when the electrode heights and thicknesses are decreased.Therefore, it is seen that a better performance can be obtained in small size PEM fuelcells. To decrease the membrane loss, which is one of the main losses in a fuel cell, it isunderstood that decreasing the membrane thickness and increasing the conductivity arevery important. The strong effects of running parameters like temperature and pressureon the performance of a fuel cell are predicted. In an interdigitated channel, it is shownthat there is no big difference between parallel and counter flow designs and a betterperformance can be obtained when increasing inlet and outlet cross-section.In this study, a numerical model is developed for a PEM fuel cell which can be used as avirtual fuel cell in a computer environment for experimental studies.

Benzer Tezler

  1. Değişken su konsantrasyonlarında pem yakıt pilinin iki boyutlu modellemesi

    2d modelling of pem fuel cell with variable water content in membrane

    NİLAY UNUTULMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALTUĞ ŞİŞMAN

  2. PEM yakıt pillerinde çalışma parametrelerinin performansa etkisinin sayısal olarak incelenmesi

    Numerical investigation of the effect of working parameters on performance in PEM fuel cells

    YAKUP DAŞDEMİRLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUHAMMET KAYFECİ

  3. PEM tipi yakıt pillerinin iki ve üç boyutlu modellenmesi

    2-D and 3-D modeling of proton exchange membrane fuel cells

    İBRAHİM TÜRKMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    EnerjiTOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DEREK BAKER

    DOÇ. DR. MEHMET SANKIR

  4. Modeling of a high temperature PEM fuel cell

    Yüksek sıcaklıkta çalışan PEM yakıt pilinin modellenmesi

    BERNA SEZGİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İNCİ EROĞLU

    DOÇ. DR. YILSER DEVRİM

  5. Numerical investigation of hydrogen production from methane for small scale stationary pem fuel cell applications

    Küçük ölçekli durağan pem tipi yakıt pili uygulamaları için metan gazından hidrojen üretiminin sayısal olarak araştırılması

    ÖZGÜR TAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN

    YRD. DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI