Mathematical modeling of a flowing electrolyte direct methanol fuel cell based on different flow field types
Farklı akış kanalına dayalı akan eletrolitli doğrudan metanol yakıt pilinin matematiksel modellenmesi
- Tez No: 522073
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Doğrudan metanol yakıt pilleri (DMYP), yeni mobil cihazlarda bataryaların yerini alabilecek en önemli teknolojiler arasındadır. Bununla birlikte, anottan katot tarafına olan istenmeyen metanol geçişi, bu teknolojinin en önemli dezavantajıdır. Bu metanol geçişi, güç yoğunluğunu ve elektrik verimliliğini azaltarak yakıt pili performansını olumsuz olarak etkiler. Akan elektrolit bu kusurun etkisini azaltmak veya ortadan kaldırmak için kullanılır. Bu yöntemde, akan elektrolit, örneğin sülfürik asit, katot tarafına doğru geçmeye çalışan herhangi bir metanolü temizler, bu nedenle katot tarafında istenmeyen herhangi bir kimyasal reaksiyon meydana gelmez. Bu tez çalışmasında, akan elektrolitli doğrudan metanol yakıt hücresi için üç boyutlu tek fazlı modeller performanslarını incelemek amacıyla geliştirilmiştir. Modelleme yapılırken korunum (kütle, momentum, türler) ve elektrokimyasal denklemler, ticari paket program olan COMSOL 'da sonlu elemanlar yöntemine dayanılarak tanımlanmıştır. Bu denklemler Comsol ile birleştirilir ve çözülür. Dokuz Eylül Üniversitesinde bulunan doğrudan metanollü yakıt pili geometrisi modellenmiş ve test istasyonundan alınan deneysel veriler ile doğrulanmıştır. Daha sonra akan elektrolitli doğrudan metanollü yakıt hücresi modeli, DMFC modeline dayalı olarak oluşturulmuş ve katot tarafında kullanılan dört farklı akış kanalı tasarımları (serpantin, paralel serpantin, üç serpantin ve ızgara) için analizler yapılmıştır ve bazı önemli çıktı parametrelerinin pil performansına etkisi incelenmiştir. (polarizasyon eğrisi, metanol konsantrasyonu, basınç dağılımı, hız dağılımı, katot tarafına olan metanol geçişi, metanol akısı). Sonra, bazı önemli girdi parametrelerinin (metanol akış hızı, akan elektrolit kalınlığı, akan elektrolit akış hızı ve hücre sıcaklığı) etkisi, katot tarafı için en iyi performansı veren serpantin akış kanalı üzerindeki etkisi incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Direct methanol fuel cells (DMFCs) are seen as the most important technology that can replace batteries in new mobile devices. Nevertheless, the methanol crossover from anode to cathode side is the most important drawback to this technology. This methanol crossover affects fuel cell performance negatively by reducing power density and electrical efficiency. Flowing electrolyte method is used to reduce or eliminate the effect of this shortcoming. In this method, the flowing electrolyte, such as sulfuric acid, washes away any methanol that attempts to crossover through cathode side, thus any undesirable chemical reaction on the cathode side does not occur. In this thesis, three-dimensional single-phase models for direct methanol fuel cell and flowing electrolyte direct methanol fuel cell were developed with the aim of examining their performances. While modelling, conservation (mass, momentum, species) and electrochemical equations are defined in COMSOL, which is commercial package program, based on finite element method. These equations are coupled and solved by Comsol. The direct methanol fuel cell was modeled individually from the geometry of the fuel cell that is in the Dokuz Eylül University test station and validated with experimental data which are received from this test station. Later on, flowing electrolyte direct methanol fuel cell model was created based on DMFC model and analyzed for four different flow channel designs (serpentine, parallel-serpentine, three-serpentine and grid) used on the cathode side and some important output parameters are investigated (polarization curve, oxygen concentration, pressure, velocity, crossover methanol concentration). Then the effect of some important input parameters (methanol flow rate, flowing electrolyte thickness, flowing electrolyte flow rate and cell temperature) are studies for a serpentine flow channel design which gave the best performance for cathode side.
Benzer Tezler
- Kısmi aralıklarla tamamlanmış kuyuların performansı
Selectively-completed well performance
YILDIRAY ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. TURHAN YILDIZ
- Aynı direkler üzerinde taşınan çoklu yüksek gerilim enerji iletim hatlarında meydana gelen elektrik-manyetik alan dağılımının matematiksel olarak modellenmesi ve Antalya-Varsak Trafo Merkezinden çıkan hatlar için uygulaması
Mathematical modeling of the electric-magnetic field propagati̇on occuring on multiple high voltage energy transmission lines carried on the same poles and application for lines coming from Antalya-Varsak substation
ABDURRAHMAN TOLGA ERTEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM COŞKUN
- Mathematical modeling and simulation of suspension droplet drying
Süspansiyon taneciği kurumasının matematiksel modellemesi ve simülasyonu
AHMET FURKAN ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ
- Tabakalı akımların hidrodinamiği, akım ve karışım parametrelerinin matematik modeli
Hydrodynamics of stratified currents, mathematical modeling of current and mixture parameters
SELAHATTİN BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL ŞADAN ÖZGÜR KIRCA
- Zorlanmış salınımlı dikey akışta gözenekli ortamın ısı geçişine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigations on the effect of porous media on heat transfer from vertical forced oscillated fluid flow
ESRA KEŞAF
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. ERSİN SAYAR