Proton değişim membran yakıt hücresi gaz difüzyon tabakasının nanofiber/nanopartikül ile etkileşiminin elektriksel iletkenliği üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of an impact of nanofiber/nanoparticle interaction on the electrical conductivity of proton exchange membrane fuel cell gas diffusion layer
- Tez No: 485135
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. KEVSER DİNCER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
Bu çalışmada, nanofiber/nanopartikül etkileşiminin Proton Değişim Membran Yakıt Hücresi (PEMYH)'inde kullanılan gaz difüzyon tabakaları (GDT)'nın elektriksel iletkenlik ve yakıt hücresi performansı üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiş ve Taguchi metodu ile optimize edilmiştir. Performans parametresi, güç yoğunluğu (P/A)'nun-akım yoğunluğu (I/A)'na göre değişimidir. PEMYH'nin bileşenleri için tasarlanmış olan değiştirilebilir hıza sahip döner başlıklı toplayıcılı elektrospin cihazı ilk kez bu çalışmada kullanılarak, nanopartikül (titanyumdioksit (TiO2)/ Ebonex® (Ti4O7))'lü nanofiber (poliakrilonitril (PAN)/ polivinilalkol (PVA))'ler üretilmiştir. PAN ve PVA nanofiberlerinin optimum nanofiber çapları sırasıyla 163.6 nm ve 91.9 nm'dir. Nanofiber/nanopartikül etkileşiminin destek tabakaları kalınlığı üzerindeki etkisinin belirlenmesi amacıyla, iki farklı kalınlığa sahip karbon kâğıt olan Toray 30 (110 μm) ve Toray 120 (370 μm) kullanılmıştır. Nanofiber (PAN ve PVA), nanopartikül (TiO2 ve Ti4O7), karbon kağıt (Toray 30 ve Toray 120)'dan oluşan üç farklı parametrenin, iki farklı seviyesi bulunan GDT üretimi Taguchi optimizasyon metodu ile tasarlanmış ve en yüksek elektriksel iletkenliğe (31.2 S/cm) sahip kombinasyon deneysel olarak tespit edilmiştir. Bu kombinasyonda ki yakıt hücresinin optimum performansı (0.4 V ve 25 °C şartlarında); P/A= 461 mW/cm2 ve I/A= 1152 mA/cm2'dır. Deneysel değerler ve Taguchi metodu ile elde edilen sonuçlar, Taguchi metodu'nun PEMYH gaz difüzyon tabakasının nanofiber/nanopartikül ile etkileşiminin elektriksel iletkenliği üzerindeki etkisinin belirlenmesinde başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of the nanoparticle/nanoparticle interaction on the conductivity and fuel cell performance of gas diffusion layers (GDL) at the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) was experimentally investigated and optimized by the Taguchi method. The performance parameter is the change in power density (P/A) versus current density (I/A). Polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylalcohol (PVA) nanofibers with titanium dioxide (TiO2) and Ebonex® (Ti4O7) nanoparticles were produced by using an electrospin device -with a rotatable collector with an adjustable speed- designed for components of PEMFC, which was used for the first time in the present study. The optimum nanofiber diameters of PAN and PVA nanofibers are 163.6 nm and 91.9 nm, respectively. Toray 30 (110 μm) and Toray 120 (370 μm), carbon paper with two different thicknesses, were used to determine the effect of the nanoparticle/nanoparticle interaction on the thickness of the support layers. Three different parameters consisting of nanofiber (PAN and PVA), nanoparticle (TiO2 and Ti4O7), carbon paper (Toray 30 and Toray 120) with two different levels were designed by Taguchi optimization method for GDL production and the combination of highest electrical conductivity (31.2 S/cm) was experimentally determined. The optimum performance of the fuel cell in this combination is (at the conditions of 0.4 V and 25 °C); P/A= 461 mW/cm2 and I/A= 1152 mA/cm2. Experimental values and results obtained by the Taguchi method have shown that the Taguchi method can be successfully used to determine the effect of the nanoparticle/nanoparticle interaction on the electrical conductivity of the PEMFC gas diffusion layer.
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
- Proton geçirimli membran tipi yakıt hücrelerinde gaz difüzyon tabakasının modifikasyonu ve modellenmesi
Modification and modelling of gas diffusion layer on proton exchange membrane fuel cells
ŞEYMA KİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ KAAN ÖZDEMİR
- Proton değişim yakıt pili (PEM) membranlarının ve teknik tekstil desteklerinin incelenmesi
The analysis of proton exchange membrane fuel cell anda technical textile support
İREM TURHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ÜÇGÜL
YRD. DOÇ. DR. SİBEL YILDIZ
- Gaz difüzyon tabakası gözeneklilik değerlerinin proton değişim membran yakıt hücresi (PEMFC) performansına etkisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) yöntemi ile incelenmesi
A Computational Fluid Dynamics Study Of The Effect Of Gas Diffusion Layer Porosity On Proton Exchange Membrane Fuel Cell Performance
BURAK SEVİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
- Alternatif yöntemler kullanılarak proton değişim membran yakıt hücreleri için yeni membranların geliştirilmesi
Development of new membranes for proton exchange membrane fuel cells by alternative methods
YILSER DEVRİM