Investigation of temperature profile in high temperature pem fuel cell
Yüksek sıcaklık pem yakıt pilinin sıcaklık profilinin araştırılması
- Tez No: 442108
- Danışmanlar: PROF. DR. İNCİ EROĞLU, DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- 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: 126
Özet
Yüksek sıcaklık polimer elektrolit membran yakıt pilleri (HT-PEMFC) gelecek için umut vaad eden alternatif enerji kaynaklarıdır. Tasarım aşamasında faydalı bir araç olan modelleme, deneylerle karşılaştırıldığında düşük maliyetinin yanısıra daha az zaman gerektirir. Bu çalışma 25 cm2 aktif alana sahip bir HT-PEM yakıt pilinin hem eşsıcaklıklı hem de eşsıcaklıklı olmayan üç boyutlu matematiksel modellerini içermektedir. Korunum denklemleri, kısmi diferansiyel denklemlerin sonlu element metodunu kullanan ticari bir paket program olan Comsol Multiphysics 5.0“Batteries & Fuel Cells”modülü ile çözülmüştür. Yakıt pilinin katalizör tabakasında gerçekleşen egzotermik reaksiyon sayesinde HT-PEM yakıt pillerinin operasyonunda sıcaklık çok önemli bir role sahiptir. Sıcaklığın performans üzerindeki etkisi eşsıcaklıklı tekli ve üçlü serpantin akış kanalına sahip modellerle incelenmiştir.Artan reaksiyon kinetiği ve PBI membranın proton iletkenliği sayesinde, operasyon sıcaklığı arttıkça performansta iyileşmeler görülmüştür. Yüksek proton iletkenliği hücredeki ohmik kayıpların azalmasına sebep olmaktadır. Hücre içindeki sıcaklık dağılımı, eşsıcaklıklı olmayan üç boyutlu bir model ile elde edilmiştir. 0.45 V operasyon geriliminde sıcaklıkta 0.31 ᵒC artış görülmüştür, bu değer gerilim daha yüksek olduğunda azalır. Katot katalizör tabakasındaki egzotermik reaksiyonun sıcaklık üzerinde büyük bir etkisinin olmadığı ve eşsıcaklıklı varsayımının sistem için doğru olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
High temperature polymer electrolyte membrane fuel cells (HT-PEMFC) are promising alternative energy sources for the future. As an advantageous tool in the design of a system, modeling requires less time compared to the experiments as well as its low cost. This study includes both isothermal and non-isothermal three-dimensional mathematical models for a HT-PEMFC having an active area of 25 cm2. Governing equations are solved by using Comsol Multiphysics 5.0“Batteries & Fuel Cells”module, which is a commercial software package that solves partial differential equations by using finite element method. Temperature has a crucial role in the operation of HT-PEMFC because of the exothermic reaction taking place at the catalyst layer. Influence of the temperature on the performance is studied for a single channel and triple mixed serpentine geometry with an isothermal model. It is seen that the fuel cell performance is enhanced as the operation temperature increases due to enhanced reaction kinetics and increased proton conductivity of PBI membrane. Higher proton conductivity yields in a decrease in the ohmic losses of the cell. The temperature distribution within the cell is obtained with a non-isothermal three-dimensional model. There is an increase in the temperature approximately 0.31 ᵒC at the operation voltage of 0.45 V, this value lowers at higher operation voltages. It is concluded that exothermic reaction in the cathode catalyst layer does not have a significant effect on the temperature; therefore, isothermal assumption is valid for the system.
Benzer Tezler
- Production of high temperature core-sheath nanofiber proton exchange membranes via electrospinning method
Elektrodokuma yöntemi ile yüksek sıcaklık çekirdek-kılıf nanolif proton değişim membranlarının üretilmesi
SASSAN JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2018
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- Experimental investigation of a hybrid thermal management system for an electric vehicle battery module
Elektrikli araç pil modülü için hibrit ısıl yönetim sisteminin deneysel olarak incelenmesi
TURGAY COŞKUN
Doktora
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL ÇETKİN
- Sugözü kumsalları (Ceyhan-Adana) ve Kazanlı kumsalında (Kazanlı-Mersin) yuvalayan yeşil deniz kaplumbağalarında (Chelonia mydas) eşey sıcaklık ilişkisi ve yavrularda cinsiyetin histolojik olarak incelenmesi
Sex-temperature relation and histological investigation of sex on hatchlings of green sea turtle (Chelonia mydas) nesting in Sugözü (Ceyhan-Adana) and Kazanli (Kazanli-Mersin) beaches
ONUR CANDAN
- Gemi kargo tanklarında doğal taşınımla olan ısı geçişinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of natural convection heat transfer in ship cargo tanks
KORAY ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Akımsız Ni-P, Ni-B ve Ni-W-B kaplamaların yüksek sıcaklık oksidasyon ve camla etkileşim davranışlarının incelenmesi
Investigation of high temperature oxidation and glass interaction bahaviors of electroless Ni-P, Ni-B ve Ni-W-B coatings
SİNEM ERASLAN
Doktora
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN