Polimer elektrolit membranlı yakıt hücresi için model geliştirilmesi ve comsol programı ile simülasyonu
Model development and computational simulation of polymer electrolyte membrane fuel cell with comsol multiphysics
- Tez No: 436598
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. MEHMET EKREM ÇAKMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Hücreleri (PEMYH) kolay çalıştırılma, yüksek akım ve güç yoğunluğu, düşük çalışma sıcaklığı ve buna bağlı olarak düşük miktarda atık ısı ile taşınabilir ve hareketli sistemlerde yaygın olarak kullanılan enerji dönüşüm sistemlerinden biridir. PEMYH'nin çalışması ve performansı ile ilgili pek çok çalışma bulunmasına rağmen karmaşık yapılarından dolayı çözülmeyi bekleyen çok fazla problem bulunmaktadır. PEMYH araştırmalarında başvurulan çözüm teknikleri içinde bilgisayarlı modelleme ve simülasyon PEMYH uygulamaları için umut vadeden bir araştırma yöntemidir. Pek çok araştırmacı daha iyi modeller geliştirebilmek için PEMYH'nin çalışmasını bilgisayar ortamında taklit etmeye çalışmaktadır. Tüm modellerin diğerlerine göre avantajları ve dezavantajları bulunmakla birlikte halen geliştirilmeleri gerekmektedir. Bu çalışmada literatürde bulunan önceki çalışmalardan iki boyutlu bir PEMYH modeli belirlenmiş ve COMSOL Multiphysics v5.1 programı kullanılarak simülasyonu yapılmıştır. Gaz kanallarındaki serbest akış için Navier-Stokes, gözenekli ortamdaki akış için Brinkman, kütle transferi için Maxwell-Stefan ve akım yoğunluğu için Butler-Volmer denklemleri COMSOL v5.1 programı aracılığı ile numerik olarak çözülmüş ve akışkanların (H2, hava, su) PEMYH içerisindeki serbest ve gözenekli ortamdaki akışları, iyonların (H+) konsantrasyon dağılımları ve elektrolit potansiyeli dağılımı elde edilmiş; polarizasyon eğrisi çizilmiş ve önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalarda tez kapsamında oluşturulan simülasyon sonucu bulunan sonuçların literatürdeki çalışmalarda bulunan sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüş; farklar değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
A fuel cell is an electrochemical device that efficiently converts chemical energy directly into electrical energy in a clean and silent way. Among many types of fuel cells, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is one of the most commonly used fuel cell type due to its relatively easy startup phase, low operating temperature, low amount of waste heat, high power density, and longer lifetime. PEMFC has a large usage area both in households and industries either as a portable or stationary power system. Although there are a vast amount of studies on PEMFCs, there are unsolved problems due to their intricate structure. Among the available scientific techniques used in PEMFC research, computational modeling and simulation is a promising tool that could reveal micro-processes limiting rate and efficiency encountered in PEMFC operation. Thus, many researchers have been trying to develop better models mimicking an operating PEMFC. So far developed models have their own advantages and disadvantages. And the models are still needed to be improved. In this study a 2D PEMFC model is adopted from previous studies and simulated using COMSOL MP v5.1 in order to have a starting point for developing a better representative PEMFC model. Navier-Stokes, Brinkman, Butler-Volmer, and Maxwell-Stefan equations are solved to calculate the free flow in the gas channels, the species transport in porous layers, current distribution and the mass transport in the model, respectively. Velocity field and electrolyte potential are obtained from the numerical solution. Furthermore, the polarization curve is plotted and compared with the previous studies. It is found that the results are in compliance with previous studies.
Benzer Tezler
- PEM elektrolizörün sayısal modellemesi ve deneysel doğrulanması
Numerical modeling and experimental validation of PEM electrolyzer
SAFİYE NUR ÖZDEMİR
- Grafting of Polystyrene to poly(Ethylene-alt-tetrafluoroethylene) (ETFE) films by controlled RAFT polymerization in the presence of a crosslinking agent
Poli(Etilen-alt-tetrafloroetilen) (ETFE) filmlere kontrollü RAFT polimerizasyonu ile çapraz bağlayıcı bir ajan varlığında polistiren aşılanması
NAZLICAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BARSBAY
- Metanolden reformlama tepkimeleri ile hidrojen üretimi için reaktör sistemi tasarımı ve simülasyonu: katalizör geliştirilmesi ve kinetik model çalışmaları
Reactor system design and simulation for hydrogen production from methanol by reforming reactions: catalyst development and kinetic model studies
ORHAN ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
- Design, characterization and modeling of high temperature proton exchange membranes in dead ended anode operated polymer electrolyte membrane fuel cell
Yüksek sıcaklık proton değişim membranlarının tasarım, karakterizasyon, modellenmesi ve anaot çıkış kapalı polimer elektrolit yakıt hücresi içinde çalıştırılması
LALE IŞIKEL ŞANLI
Doktora
İngilizce
2013
EnerjiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
DOÇ. DR. SERHAT YEŞİLYURT
- Yakıt hücreleri için tabakalı kaplama yöntemi ile polimer elektrolit membranların geliştirilmesi
Development of polymer electrolyte membranes by layer by layer (LBL) technique for fuel cell applications
SERPİL YILMAZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ