Development of a composite materials based fuel cell through modeling and experimental studies
Kompozit malzemelere dayalı bir yakıt pilinin modelleme ve deneysel çalışmalarla geliştirilmesi
- Tez No: 698566
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN, PROF. DR. YILSER DEVRİM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alternatif enerji kaynakları, Alternative energy resources
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yakıt pili araştırmalarında doğrudan dimetil eter yakıt pili (DDMEFC) gelecek vaat eden bir yakıt pili türü olarak öne çıkarken, proton değişim membranlı yakıt pili (PEMFC) kendini kanıtlamış ve ticarileşmeye başlamıştır. Bu tezde, farklı membran ve katalizörlerin DDMEFC ve HT-PEMFC performanslarına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Daha sonra, DDMEFC için yarı tek boyutlu bir model, HT-PEMFC için üç boyutlu bir model geliştirildi. DDMEFC'nin araştırılması için öncelikle mikrodalga yöntemiyle üç katalizör sentezlendi. Nafion® 115 membran kullanılarak, DDMEFC performansları ticari PtRu/C katalizörü ile karşılaştırıldı. Daha sonra GO-Nafion (%2.5 ve %5 GO) ve Nafion 115 membranları en iyi performansı veren katalizör (Pt40Ru40Pd20/C) kullanılarak karşılaştırılmıştır. Daha sonra aynı katalizör kullanılarak matematiksel model çalışması yapılmıştır. Son olarak hücre sıcaklığının, dimetil eter ve suyun molar oranının ve anodun stokiyometrik oranının polarizasyon eğrisi üzerindeki etkileri değerlendirildi. HT-PEMFC için, çok duvarlı karbon nanotüp (MWNCT) ve grafen nanoplatelet (GNP) bazlı katalizör desteklerinin reformat gaz beslemeli polibenzimidazol (PBI) bazlı HT-PEMFC'nin performansı üzerindeki etkisi araştırıldı. Ayrıca çeşitli mikrodalga koşullarının Pt-Ru/MWCNT-GNP katalizörünün performansı üzerindeki etkisi değerlendirildi. Karakterizasyon sonuçlarına dayanarak, en başarılı katalizörün (800W, 40s) HT-PEMFC performansı üzerindeki etkisi hem saf hidrojen hem de reformat gazı kullanılarak araştırıldı.
Özet (Çeviri)
In fuel cell research, while the direct dimethyl ether fuel cell (DDMEFC) stands out as a promising fuel cell type, proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) has already proven itself and has started to be commercialized. In this thesis, the effect of different membranes and catalysts on the performances of DDMEFC and HT-PEMFC were investigated experimentally. Then, a quasi-one-dimensional model was developed for DDMEFC, while a three-dimensional model was developed for HT-PEMFC. For the investigation of the DDMEFC, firstly, three catalysts were synthesized by microwave method. Using Nafion® 115 membrane, DDMEFC performances were compared with commercial PtRu/C catalyst. Then, GO-Nafion (2.5% and 5% GO) and Nafion 115 membranes were compared using the catalyst giving the best performance( Pt40Ru40Pd20/C). Then, a mathematical model study was carried out using the same catalyst. Finally, the effects of the cell temperature, the molar ratio of dimethyl ether and water, and the stoichiometric ratio of the anode on the polarization curve were evaluated. For the HT-PEMFC, the effect of multi-walled carbon nanotube (MWNCT) and graphene nanoplatelet(GNP)-based catalyst supports on the performance of reformate gas-fed polybenzimidazole (PBI) based HT-PEMFC was investigated. In addition, the effect of various microwave conditions on the performance of the Pt-Ru/MWCNT-GNP catalyst was evaluated. Based on the characterization results, the effect of the most successful catalyst (800W, 40s) on the HT-PEMFC performance was investigated using both pure hydrogen and reformate gas.
Benzer Tezler
- Pem yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere membran geliştirilmesi, simülasyonu ve hücre performansının araştırılması
Membrane development for pem fuel cells, simulation, and investigation of cell performance
FAHRİYE DÖNMEZ DAYI
Doktora
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEZİHE AYAS
- Design, methodology development and production of composite cryogenic liquid oxygen tank for space applications
Uzay uygulamalarına yönelik kompozit kriyojenik sıvı oksijen tank tasarımı, metodoloji geliştirilmesi ve üretimi
RECEP UFUK
Doktora
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL MURAT EREKE
DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU
- Pem yakıt hücrelerinde kompozit bipolar plakaların üretiminde grafen kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of graphene use in the production of composite bipolar plates for pem fuel cells
YASİN AKIN
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZSERT
DOÇ. DR. HÜSEYİN KAHRAMAN
- Synthesıs of and characterızatıon of sulfonated polysulfone for proton exchange membrane fuel cells
Synthesis of and characterization of sulfonated polysulfone for proton exchange membrane fuel cells
TURAN CAN ÖZMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
- Al2O3 ZrO2 CeO2 kompozitlerinin spark plazma sinterleme (SPS)yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Al2O3 ZrO2 CeO2 composites by spark plasma sintering (SPS)
BETÜL ZEYNEP BİLGİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER