Geri Dön

System-level modeling and simulation of direct methanol fuel cells

Doğrudan metanollü yakıt pillerinin sistem-düzeyi modellemesi ve simülasyonu

  1. Tez No: 561607
  2. Yazar: ALPER CAN İNCE
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN, DOÇ. DR. MUSTAFA FAZIL SERİNCAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 96

Özet

Bu tezde, doğrudan metanollü yakıt pili (DMYP) için kurum içi deneysel verilerini, sistem elemanları için uygulanan kütle, enerji ve ekserji denge denklemleriyle birleştiren aktif DMYP sisteminin termodinamik bir modeli geliştirildi. Bu amaçla, termodinamik analizi takip eden şekilde geliştirilmiştir; ilk olarak, tamamen deneysel yöntemlerden daha az maliyetli ve tamamen teorik yöntemlerden daha doğru olan yarı-deneysel bir matematiksel DMYP sistemi modeli oluşturulmuştur. Bu amaçla, bazı çalışma koşulları (örneğin metanol konsantrasyonu, akım yoğunluğu ve hava akış hızı) için DMYP üzerinde yapılan deneylerle elde edilen veriler, eğri uydurma yöntemi ile model denklemlerine (kütle, enerji ve ekserji dengeleri) entegre edilmiştir. Böylelikle, bu model, çalışma koşulları altında anot ve katot taraflarının giriş ve çıkışındaki kütle akış hızlarını, ekserji akış hızlarının yanı sıra DMYP'nin güç yoğunluğunu bulmak için kullanılır. Daha sonra, sistem elemanlarının giriş ve çıkışındaki kütle ve ekserji akış hızlarını bulmak için temel termodinamik denklemler bu sistem elemanlarını çevreleyen kontol hacimlerine uygulanır. Bu denklemler Engineering Equation solver (EES)'da çözülerek, çalışma koşullarının kondenser çıkış sıcaklığına, her bir sistem elemanı için ekserji yıkımlarına, sistem elemanlarının güç çıktısına ve sistemin elektriksel ve ekserjetik verimliliğine etkisi hesaplanmıştır. Ayrıca, bir DMYP sisteminde kurulu hazır bir kondenser için iki fazlı yenilikçi bir model geliştirilerek bu sistemin su özerkliği incelenmiştir. Su özerkliği için bu modelden kapsamlı sonuçlar (örneğin bağıl nem ve buhar basıncı) ve kondenserdeki yoğuşmuş kütle akısı elde edilir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, a thermodynamic model of an active direct methanol fuel cell (DMFC) system, which couples in-house experimental data for the DMFC with the equations of the mass, energy and exergy balances for the system components, is developed. For this purpose, the thermodynamic analysis is developed by following; firstly, a semi-empirical mathematical DMFC system model which is less costly than fully experimental methods and more accurate than fully theoretical methods, is formed. Secondly, the empirical data which are obtained with experiments on DMFC for some operating conditions (e.g. methanol concentration, current density and air flow rate) are integrated to the model equations (mass, energy and exergy balances) through curve fitting method. Thus, this model gives the mass and exergy flow rates at the inlet and exit of the anode and cathode sides as well as power density of DMFC. The basic thermodynamic equations are then applied around control volume enclosing system components of DMFC to find mass flow rates and exergy flows at the inlet and exit of these components. Solving these equations in Engineering Equation Solver (EES), the effect of operating conditions on the condenser outlet temperature, exergy destruction of each component, the required power of system components, electrical and exergetic efficiency of DMFC system is calculated. Moreover, water autonomy for this system is examined through a novel two-phase condenser model developed. The comprehensive results (e.g. relative humidity and mole fraction) as well as condensate mass flux in the condenser are obtained through this model for water autonomy.

Benzer Tezler

  1. 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

    İngilizce

    2018

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN

  2. Bölge ve sektör tespitinde yapay sinir ağları kullanan uzay vektör darbe genişlik modülasyon kontrollü kaskat bağlı üç seviyeli evirici tasarımı

    Design of cascaded three-level inverter with space vector pulse width modulation using artifical neural network in region and sector determination

    AYŞE KOCALMIŞ BİLHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT SÜNTER

  3. Bir yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrali için organik rankıne çevrimi dizaynı ve modellemesi

    Design and modeling of organic rankine cycle for a concentrated solar thermal power plant

    ERDEM ACAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜNER ÇOLAK

  4. Çok makineli güç sisteminde açısal kararlılık analizi ve kontrolör parametre optimizasyonu

    Angular stability analysis and controller parameter optimization in multi-machine power system

    SERDAR EKİNCİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞEN DEMİRÖREN

  5. Li-iyon batarya modelinin en uygunlaştırılması ve batarya bozunumunun incelenmesine katkılar

    Contributions to optimization of Li-ion battery models and analysis of battery degradation

    HAKAN İNCESU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ