PEM yakıt hücresi performansı üzerine anizotropik elektriksel iletkenlik ve direnç etkilerinin deneysel ve sayısal araştırılması
Experimental and numerical investigation of anisotropic electrical conductivity and resistance effects on PEM fuel cell performance
- Tez No: 518478
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞAH ELDEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: PEM yakıt hücresi, gaz difüzyon tabakası, bağıl nem, sıcaklık, anizotropik direnç ölçümü, anizotropik üç boyutlu modelleme, PEM fuel cell, gas diffusion layer, relative humidity, temperature, anisotropic resistance measurement, anisotropic-3D modeling
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu tez çalışmasının amacı, yakıt hücresi çalışma parametrelerinden sıcaklık, bağıl nem ve sıkıştırma basıncının gaz difüzyon tabakası ve mikro-gözenekli gaz difüzyon tabakasının elektriksel iletkenlikleri üzerine etkilerini araştırmaktır. Bu amacı gerçekleştirmek için deneysel bir düzenek kurulmuş ve farklı sıcaklık (50 oC, 60 oC, 70 oC, 80 oC), bağıl nem (%70 BN, %80 BN, %90 BN, %100 BN) ve sıkıştırma basıncı (2 bar, 4 bar, 6 bar, 8 bar) değerleri için tabakalardaki anizotropik elektriksel iletkenlikler ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre sıcaklık ve sıkıştırma basıncı arttıkça, her iki difüzyon tabakasının düzlem normalindeki elektriksel iletkenliklerin arttığı ancak düzlem yüzeyindeki iletkenliklerin pek değişmediği görülmüştür. Bağıl nemin değişimi ise her iki difüzyon tabakası için düzlem yüzeyindeki iletkenlikleri daha fazla etkilemiştir. Ayrıca çalışmada elde edilen elektriksel iletkenlik değerleri, geliştirilen üç boyutlu sayısal modele entegre edilmiştir. Sayısal modelleme ile rib bölgelerindeki akım yoğunluğu, performans analizleri ve anot ile katot gaz difüzyon tabakalarındaki akım yoğunluğu dağılımları incelenmiştir. Hücre çalışma parametrelerinden sıcaklık, sabit bağıl nem ve sıkıştırma basıncı koşullarında artırıldığında, rib bölgelerindeki akım yoğunluğu, tersinmez ısı kayıpları ve hücre performansı artmıştır. Sabit sıcaklık ve sıkıştırma basıncı koşullarında bağıl nem değeri artırıldığında, rib bölgelerindeki akım yoğunluğu, tersinmez ısı kayıpları ve hücre performansı artmıştır. Sabit sıcaklık ve bağıl nem koşullarında sıkıştırma basıncı artırıldığında ise rib bölgelerindeki akım yoğunluğu, tersinmez ısı kayıpları ve hücre performansında kayda değer gelişme görülmemiştir.
Özet (Çeviri)
The purpose of this thesis is to investigate the effects of temperature, relative humidity and clamping pressure on the electrical conductivities of gas diffusion layer and micro-porous diffusion layer. In order to achieve this purpose, an experimental system was constructed and the anisotropic electrical conductivities of the diffusion layers were measured at different temperature (50oC, 60oC, 70oC, 80oC), relative humidity (%70 BN, %80 BN, %90 BN, %100 BN) and clamping pressure (2 bar, 4 bar, 6 bar, 8 bar). According to the obtained experimental results, as the operating temperature and the clamping pressure were increased, through-plane conductivities of both diffusion layers increased. But in-plane conductivities of these layers did not increase in a considerable amount. In-plane conductivities of both diffusion layers were significantly affected by the increment of relative humidity. Furthermore, the obtained electrical conductivity values were integrated into the three-dimensional numerical model. The fuel cell performance, current densities in the rib regions and current density distributions in anode and cathode gas diffusion layers were investigated by using the numerical model. As the operating temperature were increased under constant relative humidity and clamping pressure conditions, the current density at the rib region, irreversible heat losses and cell performance increased. When the relative humidity value was increased under constant temperature and clamping pressure conditions, the current density in the rib region, irreversible heat losses and cell performance increased. Moreover, as the clamping pressure was increased under constant temperature and relative humidity conditions, it was observed that no significant improvement in the current density, irreversible heat losses and cell performance.
Benzer Tezler
- Salınımlı akışların PEM yakıt hücresi performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
Study of the effects of oscillating flow on PEM fuel cell performance
VURALCAN HAMMUTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA ERKAN AKANSU
- Serpantin kanallı PEM yakıt hücresinin sayısal analizi
Numerical analysis of PEM fuel cell with a serpentine flow channel
BURAK ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
- PEM yakıt hücresi geometrilerinin ve çalışma parametrelerinin performansa etkilerinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of the effects of PEM fuel cell geometries and operating parameters on performance
MUHAMMED SALİH CELLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TOLGA DEMİRCAN
- Pem yakıt hücresi performansını etkileyen parametrelerin optimizasyonu
Optimization of the parameters effecting pem fuel cell performance
TOLGA GÜMÜŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- Elektrikli araçlarda kullanılan PEM yakıt pillerinin performansı üzerine kanal blokajlarının etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of channel blockages on the performance of PEM fuel cells used in electric vehicles
ALPEREN LATİF DURAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Otomotiv MühendisliğiFırat ÜniversitesiOtomotiv Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANBEY HAZAR