Development of in-plane models for the analysis of dead-ended and anode bleeding operation modes and the cell degradation with carbon corrosion
Anot-kapalı ve anot-sızıntılı çalışma modları ile karbon korozyonu sebebiyle oluşan hücre bozulmasının analizi için aynı-düzlemsel modellerin geliştirilmesi
- Tez No: 554577
- Danışmanlar: Prof. Dr. SERHAT YEŞİLYURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Dayanıklılık ve yüksek maliyet, proton değişim membranlı yakıt pillerinin (PDMYP) ticarileştirilebilmesi önündeki en büyük engellerdendir. Anot-sızıntılı (AS) çalışma modu, hidrojen geri kazanımı için gereken ek bileşenleri eleyerek çok yüksek hidrojen kullanım oranları ve düşük maliyetler sunar ve anot-kapalı (AK) modda sızıntı oranı sıfır olduğunda meydana gelen ve katalizör tabakanın aşınmasına sebep olan karbon korozyon reaksiyonunun (KKR) önlenmesini sağlar. PDMYP'lerin analizi için üç boyutlu modeller gerekmektedir. Fakat 3 boyutlu modellerde sayısal maliyet, yakıt hücresi içindeki kompleks etkileşimlerin sebep olduğu kuvvetli doğrusalsızlık sebebiyle oldukça fazladır. Bu tez önerisinde, sayısal maliyeti azaltmak ve hücre performansını yüksek doğrulukta tahmin edebilmek için yalancı üç-boyutsal (Y3B), iki fazlı ve izotermal olmayan bir model geliştirilmiştir. Elde edilen bulgulara göre Y3B modeli üç boyutlu modellerle ve deneysel verilerle çok iyi örtüşmektedir. Y3B modeli, geometri ve çalışma parametrelerinin AK ve AS modunda çalışan hücrelerin performansına etkisini araştırmak için kullanılmıştır. Ayrıca sızıntı miktarı, çalışma süresince stabil bir voltaj elde edilecek ve katot katalizör tabakada karbon korozyonuna sebep olmayacak ve aynı zamanda % 99'dan daha yüksek bir hidrojen kullanım oranı verecek şekilde optimize edilmiştir. Buna ek olarak, anot akış alanı tasarımının AS modunda çalışan hücrenin performansına etkileri araştırılmıştır. Son olarak, Y3B model, hücre yıpranmasının katot katalist tabakanın (KKT) taşınım özelliklerine olan etkisini çalışmak için kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Low durability and high cost are main drawbacks against commercialization of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The anode-bleeding (AB) operation mode offers a very high hydrogen utilization and cost reduction by eliminating additional components for the recovery of hydrogen in the flow-through mode and avoids the carbon corrosion reaction (CCR), which causes degradation of the catalyst layer and occurs typically when the bleeding rate is set to zero in the dead-ended (DEA) mode. Three-dimensional (3D) models are necessary for the analysis of PEMFCs. However, computational cost of 3D models is extremely high because of the strong nonlinearity due to complex interactions in the cell. In this dissertation, a pseudo-three-dimensional (P3D) two-phase and non-isothermal model is developed to reduce the computational cost and predict the cell performance with high accuracy. Results demonstrate that the P3D model results compare very well with ones from 3D model and experimental data from the literature. The P3D model is used to investigate the effects of geometric and operation parameters on the cell performance under DEA and AB operation modes. Moreover, the bleeding rate is optimized to sustain a stable transient cell voltage without the CCR in the cathode catalyst layer (CCL) while hydrogen utilization is kept at more than 99%. Furthermore, effects of the anode flow field design on the cell performance under the AB operation mode are investigated. Lastly, the P3D model is used to study effects of cell degradation on transport properties of the CCL.
Benzer Tezler
- Geniş açıklıklı ve makas kirişli çelik bir alışveriş merkezi yapısının ilgili Türk standartları ile Avrupa standartları uyarınca ayrı ayrı boyutlandırılıp karşılaştırılması
Designing and comparing of a long span and truss girder steel shopping center structure according to related Turkish codes and related European codes
ALİ DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BARLAS ÖZDEN ÇAĞLAYAN
- Analysis of bird strike on metallic panels
Metalik panellere kuş çarpması analizi
KENAN ÇAYHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
- Dış merkez çaprazlı çelik çerçevelerin doğrusal olmayan davranışlarının farklı bağ kirişi teşkilleri için incelenmesi
Investigation of nonlinear behaviour of eccentrically braced frames with different link configuration
ABDURRAHMAN KAYGUSUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Bir benzinli motorun türbülanslı akış alanlarının incelenmesi
The Investigation of the turblent flow fields in the motored S.1. engine
AHMET ERDİL
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- Konut projelerinde ön tasar aşamasında, maliyet tahmini için bir model
A Model for cost estimation of housing projects in pre-design process
FULDEN BARAN