Geri Dön

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

  1. Tez No: 299183
  2. Yazar: EDA KALENDER
  3. Danışmanlar: DR. GEORGIOS TSOTRIDIS, PROF. DR. BARIŞ ÖZERDEM
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiEge Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN

    PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI

  2. 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

    Türkçe

    2009

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDumlupınar Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SERDAR TUNABOYLU

  3. Özgün ısıl enerji depolama sistemlerinin analizi ve performans değerlendirmesi

    Analysis and performance assessment of novel thermal energy storage systems

    HAKAN ÇALIŞKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    EnerjiEge Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI

    PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER

  4. 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

    İngilizce

    2021

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET KAYFECİ

  5. 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

    İngilizce

    2018

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK