Proton değiştirici membran yakıt hücrelerinin katot tarafındaki akış ve hücre performansının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of fluid flow and cell performance at cathode of proton exchange membrane fuel cells
- Tez No: 212710
- Danışmanlar: PROF. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu çalışmada bir PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki akışkan akışı ve konsantrasyon dağılımı sayısal olarak incelenmiştir. İnceleme alanı, katot gaz akış kanalı, katot gaz difüzyon tabakası ve katot katalizör tabakasını içermektedir. Problemin temel denklemleri olan süreklilik, momentum ve konsantrasyon denklemleri kontrol hacim metoduyla ayrıklaştırılarak ve SIMPLE algoritması kullanılarak geliştirilen bir bilgisayar programı ile çözülmüştür. Geliştirilen programın doğruluğunu denemek için, düz kanal, tabanı gözenekli kanal ve PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki akışlar simüle edilerek sonuçları, literatür sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Gaz difüzyon tabakası gözeneklilik değeri, Reynolds sayısı, işletme sıcaklığının ve hücre geriliminin farklı değerleri için simülasyonlar yapılarak bu parametrelerin akışa, konsantrasyon ve akım yoğunluğu dağılımına etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, gaz difüzyon tabakasının gözeneklilik değerinin ve Reynolds sayısının artması ile akım yoğunluğunun, güç yoğunluğunun ve katalizör tabakasındaki oksijen konsantrasyonunun arttığı belirlenmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonlarsonucu elde edilen verilere göre, hücre işletme sıcaklığının artması ile akım yoğunluğu ve güç yoğunluğunun arttığı ancak katalizör tabakasındaki oksijen konsantrasyonunun azaldığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler : PEM yakıt hücresi, gözenekli ortam, konsantrasyondağılımı, sayısal akışkanlar dinamiği
Özet (Çeviri)
In this study, fluid flow and concentration distribution in cathode section of a PEM Fuel Cell were numerically investigated. The problem domain consists of cathode gas channel, cathode gas diffusion layer and cathode catalyst layer. The governing equations, continuity, momentum and concentration equations were discritized by the control volume method and solved using a computer program developed using SIMPLE algorithm. Comparing the results of numerical simulations and the result of analytical solution and results from literature, the mathematical model and program developed were tested. Simulations were made for different values of GDL porosity, Reynolds number and operation temperature. Using the results of these simulations, the effects of these parameters on flow, concentration and current density distribution were analyzed. It is determined that increasing the porosity of the gas diffusion layer increases current density of the PEM fuel cell, power density of the PEM fuel cell and oxygen concentration in catalyst layer. According to the simulations, it is also determined that increasing Reynolds number increases current density of the PEM fuel cell, power density of the PEM fuel cell and oxygen concentration incatalyst layer. Analyzing the data obtained from simulations shows that increasing operation temperature of PEM fuel cell increases current density of the PEM fuel cell and power density of the PEM fuel cell but decreases oxygen concentration in catalyst layer.Key Words : PEM Fuel Cells, Porous Medium, ConcentrationDistribution, Computational Fluid Dynamics
Benzer Tezler
- Yakıt hücrelerinde metanolden elektrokatalitik hidrojen üretimi
Electrocatalytic hydrogen production from methanol using fuel cells
ŞAFAK DOĞU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Bilim ve TeknolojiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UFUK GÜNDÜZ ZAFER
- Yakıt hücrelerinde kullanmak üzere yüksek sıcaklığa dayanıklı kompozit membran sentezi
Synthesis of high temperature resistant membrane for the fuel cells
ALPAY ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İRFAN AR
- Anyon değiştirici membran yakıt hücreleri için çapraz bağlı polimerik membranların geliştirilmesi
Development of crossli̇nked polymeri̇c membranes for ani̇on exchange membrane fuel cells
COŞKUN GÜLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞEN ALBAYRAK ARI
- Yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere polivinil alkol bazlı kompozit membran sentezi
Synthesis of polyvinyl alcohol based composite membrane for fuel cells
AYŞE TAŞKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN AR
- Proton geçirgenli polimerik membran eldesi
The development of proton permeable polymeric membran
SELDEN ÇEPNİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SEYFETTİN ERTURAN