Design of bench-scale methane processing reactors for hydrogen-driven PEM fuel cells
Hidrojenli PEM tipi yakıt pili için metan dönüşmeli reaktörlerin laboratuvar ölçekli tasarımı
- Tez No: 200275
- 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: 146
Özet
Küçük ölçekli yakıt pili uygulamalarında kullanmak üzere metan gazının yakıt dönüşüm sisteminde hidrojene dönüşümünün durağan davranışı bilgisayar destekli modelleme/benzetim yöntemleriyle incelenmiştir. Yakıt dönüşüm sistemi dolaylı kısmi oksidasyon (toplam oksidasyon + buhar reformlama) reaktörü, su-gazı değişim reaktörü ve seçimli karbon monoksit oksidasyon reaktöründen oluşmaktadır. Dolgulu yataklı tipte ve tüp şeklinde olduğu kabul edilen reaktörlerin kararlı durum benzetimleri ve boyutlandırılmaları altı değişik besleme oranı ((metan/oksijen, buhar/metan) = (2.24, 1.17), (1.89, 1.56))/yakıt pili çıkış gücü (10, 50, 100 W) düzeninde yapılmıştır. Reaktörlerin boyutlarının katalizör miktarı cinsinden bulunmasıyla sonuçlanan reaktör benzetimlerinde kullanılacak sınır değerlerini elde etmek amacıyla kütle dengesi hesaplamaları yürütülmüştür. Modelleme ve benzetim çalışmaları bir boyutlu türdeş reaktör modeli kullanılarak yapılmıştır. Uzunluk cinsinden reaktör boyutları ve katalizör parçacığının çapı, katalizör parçacığının içindeki kütle iletimini, akışkan ve katalizör arayüzündeki ısı iletimini, ve dolgulu yataklı reaktörlerdeki akış rejimini belirleyen kriterler kullanılarak bulunmuştur. Boyutlandırmanın aşırı basınç düşüşüne sebep olmaması için reaktör tüpü boyunca toplam basınç değişimi ayrıca kontrol edilmiştir. İki farklı besleme oranı için ve bütün reaktörlerde katalizör miktarının PEM tipi yakıt pili nin gücüyle doğrusal olarak arttığı bulunmuştur. Bunun sonucu olarak, her reaktörün uzunluk ve çap değerlerinin de artan yakıt pili gücüyle birlikte arttığı gözlemlenmiştir. 10, 50 ve 100W lık yakıt pillerini çalıştaracak toplam reaktör hacimleri 7.36 cm3, 38.05 cm3, 83.52 cm3 olarak hesaplanmıştır. Bunun yanısıra benzetim sonuçları kullanılarak 10W lık yakıt pilini çalıştırmak üzere laboratuvar ölçekli bir esas model önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
The steady state behaviour of conversion of methane to hydrogen in the fuel processor system is investigated using computer-based modeling/simulation techniques for use in small scale fuel cell applications. The fuel processor system is consisted of a catalytic indirect partial oxidation reactor, (combined of total oxidation, steam reforming and water gas shift reactions), a water-gas shift converter, and a preferential oxidation reactor. Steady-state simulation and sizing of packed-bed tubular type reactors are carried out for six different feed ratio configurations: ((methane/oxygen, steam/methane) = (2.24, 1.17), (1.89, 1.56))/PEMFC power output (10, 50, 100 W). Material balance calculations have been carried out to obtain boundary conditions used in the reactor simulations which have been carried out using one-dimensional pesudohomogeneous reactor model. The model equations give the size of reactors in terms of catalyst weight. Reactor dimensions and catalyst particle diameter are then estimated by using a set of criteria to quantify intraparticle mass and interfacial heat 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. At both feed compositions, catalyst quantity in each reactor is found to increase linearly with respect to power output size of PEMFC. Consequently, lengths and diameters for IPOX, WGS and PROX reactors are also observed to increase with growing PEMFC output. Total reactor volumes to operate 10, 50, 100 W of PEM fuel cell, are estimated to be 7.36 cm3, 38.05 cm3, 83.52 cm3 respectively. In addition, a bench scale laboratory prototype to operate 10W PEMFC has been proposed using simulation results.
Benzer Tezler
- Design and operation of a bench scale fixed bed gasification system
Laboratuar ölçekli sabit yatak gazlaştırma sisteminin tasarımı ve çalıştırılması
GÜZİDE YİNESOR
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
EnerjiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. Z. SİBEL ÖZDOĞAN
- Rubber-pad forming: Design and construction of a bench-scale press and experimental investigation
Başlık çevirisi yok
M.HÜSNÜ DİRİKOLU
- Oksitleyici kükürt giderme yöntemlerinin bazı Türk Linyitlerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
ELÇİN ÇİNPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR YAMAN
- Basamak patlatmasında tasarım parametrelerinin patlatma verimliliği ve çevresel etki açısından değerlendirilmesi
Evaluation of design parameters in bench blasting in terms of blast efficiency and environmental effect
ÖZGE AKYILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKER HÜDAVERDİ
- Mathematical simulation for predicting the size distribution of pilot scale AG/SAG mill product
Pilot ölçekli otojen/yarı-otojen değirmen ürünü taneboyu dağılımının matematiksel simülasyon ile tahmini
NUMAN KALBİTEMİZ BODUR
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇETİN HOŞTEN