Performance assessment of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) stack by means of semi-empirical model
Yarı deneysel model ile proton değişim membran yakıt pili (PDMYP) yığınının performans değerlendirilmesi
- Tez No: 299183
- Danışmanlar: DR. GEORGIOS TSOTRIDIS, PROF. DR. BARIŞ ÖZERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Bu çalışmada 10 kW maksimum güç değerindeki proton değişim membran yakıt pili yığınının değişen çalışma koşulları altında deneysel olarak i-V polarizasyon eğrisi ile performansı incelenmiştir. Yığın, saf hidrojen ve hava ile beslenmektedir. Proton değişim membran yakıt pili yığını 200 cm2 aktif alana sahip olup, 75 yakıt pili hücresinden oluşmaktadır. Yakıt pili yığını, diğer koşullar sabit tutularak 5 °C aralıklarla 50 °C 'den 65 °C 'ye kadar farklı reaktan giriş sıcaklıkları ve 75%, 85% ve 95% bağıl nemlilik için yine diğer çalışma koşullarının sabit tutulmasıyla test edilmiştir. Deneysel verilerin değerlendirilmesinden sonra, polarizasyon eğrisini tanımlayan doğrusal olmayan analitik model incelenmiştir. Model parametreleri, LABFIT doğrusal olmayan regresyon programıyla eşanlı olarak deneysel verinin modele uydurulmasıyla ile aynı anda tahmin edilmiştir. Bu parametreler; katot değişim akım yoğunluğu, yük değişim katsayısı ve membran iç direncidir.Yakıt pili yığınından elde edilen polarizasyon eğrisine göre, sıcaklık 50 °C 'den 65 °C 'e yükseldiğinde voltaj kayıplarının azalmasıyla yığın performansının arttığı görülmektedir. Ancak bağıl nemliliğin 95% 'den 75% 'e azalması yığının performansında önemli bir değişim yaratmamıştır. Verinin modele uydurulması sonucu literatüre uygun model parametreleri ve yüksek belirleme katsayısı (R2 ) değerleri elde edilmiştir. Sıcaklığın model parametrelerine etkisi de bu çalışmada incelenmiştir. Katot değişim akım yoğunluğu, 50 °C sıcaklıkta 2.247 × 10-6 A/cm2 değerinden, 65 °C' de 5.643× 10-6 A/cm2'ye artmıştır. Değişim transfer katsayısı 0.4 civarında olarak literatüre uygun olarak tahmin edilmiştir. Membran iç direnci ise 0.1 ? cm2 civarında olup, artan sıcaklıkla hafif azalan bir yönelim izlemiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the performance of a 10 kW peak power proton exchange membrane fuel cell stack under different operating conditions was investigated experimentally by its i-V polarization curve. The stack has been fed with pure hydrogen and air and PEM fuel cell stack has active area 200 cm2 and is composed of 75 single cells. The stack was tested for different reactant inlet temperatures as from 50 °C to 65 °C with 5 °C intervals keeping constant other conditions and for different relative humidities as 75%, 85% and 95% again keeping constant other operation conditions. Then the analytical nonlinear model adapted to describe the polarization curve has been discussed. Model parameters have been simultaneously estimated by fitting data into model by using LABFIT nonlinear regression program. These parameters are the cathode exchange current density, charge transfer coefficient and membrane internal resistance.The polarization curve of the fuel cell stack showed the stack performance improved from 50 °C to 65 °C temperature with the decrease of voltage losses. However the decrease of relative humidity from 95% to 75% did not show any explicit effect on to stack performance. Data fitting was obtained with reasonable model parameters in accordance with literature and with high coefficient of determination (R2) values. The effect of temperature on model parameters was also investigated. The cathode exchange current density value increased from 2.247 × 10-6 A/cm2 at T=50 °C to 5.643× 10-6 A/cm2 at T=65 °C. The charge transfer coefficient estimated around 0.4 coherently with literature. The membrane internal resistance value followed the slightly decreasing trend with increasing temperature as the value around 0.1 ? cm2.
Benzer Tezler
- Güneş esaslı hidrojen enerji sistemlerinin ekserjiye dayalı analizleri ve değerlendirmeleri
Exergy based analyses and assessments of solar based hydrogen energy systems
HİLAL SAYHAN AKÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN
PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
- Tek Hücreli Proton Değişim Zarlı Yakıt Pilinin (PEMFC) ve Tek Hücreli Doğrudan Metanol Yakıt Pilinin (DMFC) performans verilerinin değerlendirilmesi
The assesment of the performance dates of the Direct Methanol Fuel Cells (DMFC) and Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC)
ERDOĞAN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR TUNABOYLU
- Özgün ısıl enerji depolama sistemlerinin analizi ve performans değerlendirmesi
Analysis and performance assessment of novel thermal energy storage systems
HAKAN ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2012
EnerjiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER
- Thermo-environmental analysis of a novel solar and biomass-based multi-generation system equipped with nanofluid-based compound parabolic collectors
Nanoakışkanlı bileşik parabolik kollektör içeren güneş ve biyokütle destekli multi jenerasyon sistemin termodinamik ve çevresel analizi
ALLA ALİ IBRAHIM
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KAYFECİ
- Effect of pre-concentration technique on the extraction of volatile compounds in beef and changes in quality parameters under dynamic storage conditions
Çiğ etten uçucu bileşenlerin ekstraksiyonunda ön konsantrasyon tekniğinin etkisi ve dinamik muhafaza şartları altında kalite parametrelerinin değişimi
AYLİN MET ÖZYURT
Doktora
İngilizce
2018
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK