Characterization and diagnostic techniques for optimization of water management of proton exchange membrane fuel cell
Polimer değişim zarlı yakıt pilinde su yönetiminin tanılama ve karakterizasyon teknikleri ile optimizasyonu
- Tez No: 442020
- Danışmanlar: PROF. DR. İNCİ EROĞLU, YRD. DOÇ. BERKER FIÇICILAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polimer elektrolit membranlı (PEM) yakıt pilleri, düşük sıcaklıkta çalışabilmesi, yüksek güç yoğunluğu elde edilebilmesi, basit olması, kolay kullanımı ve sessiz çalışmasından dolayı ulaşımda, yerleşik hayatta ve taşınabilir cihazlarda kullanım için en çok umut vadeden yakıt pilidir. Uzun süre dayanaklılık ve yüksek performans için PEM yakıt pilinin her bir bileşeninde etkili bir su yönetimi sağlamak esastır. Bu çalışma, katalizör tabakasındaki fazla suyun atılmasının kolaylaştırılması için bir su yönetim stratejisinin geliştirilmesine duyulan ihtiyaçtan yola çıkarak gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında yedi ayrı parametre çalışıldı. Ticari katalizör içerisindeki Pt yüklemesinin, katalizör tabakalarındaki Pt yüklemesinin, katalizör tabakalarında hidrofobik nanoparçacık içerme durumuna göre değişen MEA yapısının, farklı hidrofobik nanoparçacıkların , katot tarafında oksitleyici gaz olarak O2/havanın etkisi incelenmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, kütlece % 20 Pt içeren ticari katalizör ile hazırlanmış katalizör tabakasına, iki basamaklı katalizör hazırlama yöntemi ile Politetrafuloroetilen (PTFE) eklenmiştir; ikinci ve üçüncü bölümde ise, kütlece % 70 Pt içeren ticari katalizör ile hazırlanmış katalizör tabakasına, Politetrafuloroetilen (PTFE), florlanmış etilen propilen (FEP), poli (tetrafloroetilen-co-perfloropropil vinil eter) (PFA) eklenmiştir. Ticari katalizördeki Pt yüzdesinin artması hücre performansını arttırmıştır. Düşük Pt yüklü ticari katalizör ile hazırlanmış hidrofobik nanoparçacık içeren kataliözr tabakaları hücre performansını yüksek akım yoğunluğunda arttırmıştır. Bu iyileştirilmiş su yönetimini olduğunu gösterir. Katalizör tabakalarında oluşturulan hidrofobik kanallar 2 fazlı akışı sağlamıştır. Yüksek hava akış hızı katot tarafındaki gaz difüzyon tabakasında su birikmesin engel olmuştur.
Özet (Çeviri)
Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is the most promising candidate for transportation, stationary, and portable applications due to low operating temperature, high power density, simple, and modular construction, and quiet operation. For enhanced performance and durability, providing efficient water management in each component of the PEM fuel cell is essential. This study is motivated by the need to develop a water management strategy that facilitates excess water removal from catalyst layer (CL). Seven different parameters were studied on the scope of this dissertation. The effect of Pt percentage in the commercial catalyst; Pt loading of catalyst layers; membrane electrode assembly (MEA) configurations altering with hydrophobic nanoparticle inclusion in catalyst layers; various hydrophobic nanoparticles; O2/air as an oxidant in the cathode side was investigated. In the first part, Polytetrafluoroethylene (PTFE) was added to the CL prepared with a commercial catalyst including 20 wt % Pt; in the second and third part, polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated ethylene propylene (FEP), poly (tetrafluoroethylene-co-perfluoro propyl vinyl ether) (PFA) were added to catalyst layer prepared with a commercial catalyst including 70 wt. % Pt. The increase in the Pt percentage of commercial catalyst improves the cell performance. Hydrophobic nanoparticles in the catalyst layers prepared with 20 wt. % Pt/C, enhanced the cell performance above high current densities, indicating improved water management. Created hydrophobic channels through catalyst layers provided two-phase flow. High airflow rate prevents water accumulation in the pores of the gas diffusion layer of the cathode.
Benzer Tezler
- Artificial intelligence applications in microwave and mmwave sensing
Mikrodalga ve milimetre dalga algılamada yapay zeka uygulamaları
MUHAMMED İSMAİL PENÇE
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET NURİ AKINCI
- Design and optimization of compact vivaldi antenna with matching medium for microwave brain imaging applications
Mikrodalga beyin görüntüleme uygulamaları için eşleştirme ortamına sahip kompak vıvaldı antenin tasarımı ve optimizasyonu
CAFER UYANIK
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Refrakter altın cevherlerinin tanımlayıcı liç tekniği ile biyooksidasyona uygunluğunun araştırılması
Deportment of gold in refractory gold ores by diagnostic leaching technique to estimate their suitability for biooxidation pre-treatment
YÜCEL ÖZSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Organik asidürilerin tanısında kapiler elektroforez temassız iletkenlik dedektörü uygulamaları: Kemometrik deney tasarımı ile metot optimizasyonu
Capillary electrophoresis with contacless conductivity detection applications for determination of organic acidurias: Method optimization using chemometric experimental design
SİRUN ÖZÇELİK
- Frekans seçici yüzeyler (FSY) ile duyarlılığı iyileştirilmiş mikroşerit yama antenli hibrit yakın alan glikoz tespit sensörü tasarımı
Design of a hybrid near-field glucose sensing sensor based on a microstrip patch antenna with sensitivity enhancement using frequency selective surfaces (FSS)
UMUT KÖSE
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL