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
- Tez No: 200274
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN, YRD. DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Metan gazının küçük ölçekli yakıt pili uygulamalarında kullanılmak üzere, katalitik dolaylı kısmi oksidasyon (toplam oksidasyon + buhar reformlama) reaktörü, su-gazı degisim reaktörü ve seçimli karbon monoksit oksidasyon reaktörü içeren yakıt dönüsüm sisteminde hidrojene dönüsümü bilgisayar destekli modelleme/benzetim yöntemleriyle incelenmistir. Dolgulu yataklı tipte ve tüp seklinde oldugu kabul edilen reaktörlerin kararlı durum benzetimleri ve boyutlandırılmaları altı degisik besleme oranı ((metan/oksijen, buhar/metan) = (2.24, 1.17), (1.89, 1.56))/yakıt pili çıkıs gücü (500, 1000, 1500 W) düzeninde yapılmıstır. Her bilesenin her akımdaki akıs degeri kütle dengesi hesaplamaları yürütülerek elde edilmistir. Daha sonra bu sonuçlar, katalizör agırlıgı cinsinden reaktör boyutlarını hesaplamak için, reaktör modelleme ve benzetiminde sınır degerleri olarak kullanılmıstır. Modelleme ve benzetim çalısmaları bir boyutlu türdes reaktör modeli kullanılarak yapılmıstır. Uzunluk cinsinden reaktör boyutları ve katalizör parçacıgının çapı, akıskan ve katalizör arayüzündeki ısı iletimini, katalizör parçacıgının içindeki kütle iletimini ve dolgulu yataklı reaktörlerdeki akıs rejimini belirleyen ölçütlerin kullanılmasıyla bulunmustur. Reaktör tüpü boyunca toplam basınç degisimi, boyutlandırmanın asırı basınç düsüsüne sebep olmaması için ayrıca kontrol edilmistir. Her reaktörün içindeki katalizör miktarının iki farklı besleme oranında da yakıt pilinin gücüyle dogrusal olarak arttıgı bulunmustur. Ayrıca her reaktör için elde edilmis uzunluk ve çap degerlerinin de yakıt pilinin gücüyle arttıgı gözlemlenmistir. Boru donanımlarının, pompaların ve ısı degistiricilerinin dâhil olmadıgı toplam sistem hacmi, 500, 1000 ve 1500 W gücündeki yakıt pilleri için sırasıyla 0.49, 0.98 ve 1.51 litre olarak hesaplanmıstır.
Özet (Çeviri)
The steady-state behaviour of the fuel processor system consisting of a catalytic indirect partial oxidation reactor (combined total oxidation/steam reforming), a water-gas shift converter and a preferential carbon monoxide oxidation reactor for conversion of methane to hydrogen for use in small scale fuel cell applications is investigated using computer-based modeling/simulation techniques. Steady-state simulation and sizing of reactors, which are considered to be packed-bed tubular type, are carried out for six different feed ratio ((methane/oxygen, steam/methane) = (2.24, 1.17), (1.89, 1.56)) /PEMFC power output (500, 1000, 1500 W) configurations. Material balance calculations are executed to obtain the flow rates of each species at each stream. These results are then used in reactor modeling and simulation studies as boundary conditions to estimate the size of the reactors in terms of catalyst weight. A one-dimensional pseudohomogeneous reactor model is used for modeling and simulation purposes. Reactor dimensions and catalyst particle diameter are then estimated by using a set of criteria to quantify interfacial heat and intraparticle mass transfer resistances and flow behaviour in packed beds. Total pressure change along the reactor tube is also checked such that the dimensions do not lead to excessive pressure drop. Catalyst quantity in each reactor is found to increase almost linearly with the power output of the PEMFC at both feed compositions. Lengths and diameters estimated for IPOX, WGS and PROX reactors are also found to increase with increasing PEMFC power output. Total system volume, excluding the piping, pumping and heat exchange units, is estimated to be 0.49, 0.98 and 1.51 liters for 500, 1000 and 1500 W of PEMFC power outputs, respectively.
Benzer Tezler
- Metan ve metan-hidrojen karışımı yakıtların kullanıldığı gaz türbinlerinde yanmanın ve azot oksit oluşumunun modellenmesi
Modelling of combustion and nitrogen oxide formation in gas turbines using methane and methane-hydrogen blend fuels
MURAT GÖKÇEK
Doktora
Türkçe
2008
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞÜKRÜ BEKDEMİR
YRD. DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN ERDEM
- Yakıt olarak metan ve biyokütleden piroliz yöntemi ile elde edilen sentetik gaz kullanan bir mikrotürbinin dairesel yanma odasındaki yanmanın akışkanlar dinamiği simülasyonu
Cfd simulation of a microturbine annular combustion chamber fuelled with methane and biomass pyrolysis syngas
VOLKAN TATAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYDAR ARAS
- Investigation of hydrogen production from the catalytic dehydrogenation of solid hydrogen storage materials through experimental and modeling studies
Katı hidrojen depolama malzemelerinin katalitik dehidrojenlenmesi yoluyla hidrojen üretiminin modellenmesi ve deneysel incelenmesi
CEREN ALPAYDIN
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
- Alkali elektrolizde hidrojen üretiminin kütle transfer teorisi ile incelenmesi
Investigation of hydrogen gas production in alkaline water electrolysis by applying mass transfer theory
ARZU COŞKUN AVCI
- Experimental investigation of an integrated solar driven wastewater treatment system for trigeneration applications
Başlık çevirisi yok
MURAT EMRE DEMİR
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiUniversity of Ontario Institute of TechnologyPROF. DR. İBRAHİM DİZER