Geri Dön

Uzay uygulamalarına yönelik proton değişim membranlı yakıt hücreleri sıvı soğutma akış alanının tasarımı ve termal analizi

Liquid cooling flow field design and thermal analysis of proton exchange membrane fuel cell for space applications

  1. Tez No: 742861
  2. Yazar: NEHİR ATASAY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPASLAN ATMANLI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Aeronautical Engineering, Defense and Defense Technologies
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Milli Savunma Üniversitesi
  10. Enstitü: Alparslan Savunma Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Harp Silah ve Araçları Anabilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Silah Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 144

Özet

PEM yakıt hücresi; yüksek enerji yoğunluğuna sahip olması, verimliliği, hafifliği ve enerjiyi depolamak yerine doğrudan üretebilmesi gibi birçok özelliğiyle gelecek vaat eden bir teknoloji olmaktadır. PEM yakıt hücreleri; mobil taşıtlar, askeri uygulamalar, taşınabilir sistemler, sabit sistemler, deniz ve uzay gibi havadan bağımsız tahrik sistemleri olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, uzay uygulamalarına yönelik olarak PEM yakıt hücresi soğutma akış kanalı tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan soğutucu akış kanalının, PEM yakıt hücresi sıcaklık dağılımına etkisi araştırılmıştır. PEM yakıt hücresi elemanları SOLIDWORKS programı kullanılarak tasarlanmış ve modellenmiştir. Tasarlanan PEM yakıt hücresi modeli ANSYS programına aktarılarak montaj işlemi ve ANSYS PEM Add-on Module kullanılarak akış ve termal analizi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma için beş farklı PEM yakıt hücresi soğutma kanalı tasarlanmış ve analiz sonuçlarına göre optimum soğutma kanalı tasarımı seçilmiştir. PEM yakıt hücresi modellenirken; uzay ortamı çalışma koşulları, saf reaktif beslemesi (oksijen ve hidrojen), membranda gerçekleşen elektrokimyasal reaksiyon, sıvı soğutucu fiziksel özellikleri, yakıt hücresi elemanlarının fiziksel özellikleri ve yakıt hücresinde gerçekleşen ısı transferi kriterleri dikkate alınmıştır. Yapılan termal analiz sonucu elde edilen sıcaklık dağılımı incelenmiş ve PEM yakıt hücresi soğutma kanalı tasarımının, PEM yakıt hücresinin çalışma sıcaklığını koruyabilmesinde başarıya ulaştığı tespit edilmiştir. Elde edilen verilere göre analiz sonuçları değerlendirilmiş ve ileride yapılacak benzer araştırmalar için geliştirilmesi gereken çalışma konuları belirtilmiştir.

Özet (Çeviri)

PEM fuel cell is a promising technology with many features such as having high energy density, efficiency, lightness and producing energy directly instead of storing it. PEM fuel cells is used in many areas such as mobile vehicles, military applications, portable systems, stationary systems, air-independent propulsion systems such as sea and space. In this study, PEM fuel cell cooling flow channel design was carried out for space applications. The effect of the designed coolant flow channel on the PEM fuel cell temperature distribution was investigated. PEM fuel cell elements were designed and modeled using the SOLIDWORKS program. The designed PEM fuel cell model was transferred to the ANSYS program and the assembly process and flow and thermal analysis were performed using the ANSYS PEM Add-on Module. For this study, five different PEM fuel cell cooling channels were designed and the most suitable cooling channel design was selected according to the analysis results. While modeling the PEM fuel cell; Space environment operating conditions, pure reactants supply (oxygen and hydrogen), electrochemical reaction in the membrane, physical properties of liquid coolant, physical properties of fuel cell elements and heat transfer in the fuel cell are taken into account. The temperature distribution obtained as a result of the thermal analysis was examined and it was seen that the PEM fuel cell cooling channel design was successful in maintaining the operating temperature of the PEM fuel cell. According to the data obtained, the results of the analysis were evaluated and the parts that should be developed for similar studies in the future were specified.

Benzer Tezler

  1. Proton içeren uygulamalarda kullanılan polimer malzemelerin bor minerali katmanı ile geliştirilerek tesir kesiti ve radyasyon hasarı açısından değerlendirilmesi

    Evaluation of polymer materials used in proton containing application in terms of effect cross and radiation damage by developing with boron mineral layer

    ONUR DEMİRCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Astronomi ve Uzay BilimleriSinop Üniversitesi

    Disiplinlerarası Nükleer Enerji ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HATUN KORKUT

  2. Simulation and experimental studies of a laser-driven accelerator towards performing space radiation tests

    Uzay radyasyon testlerinde kullanılmak üzere tasarlanan bir lazer sürümlü hızlandırıcı sisteminin simülasyon ve deneysel çalışmaları

    MERVE YİĞİTOĞLU KESKİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELAHAT BİLGE DEMİRKÖZ

    DOÇ. DR. ÖZGÜR CULFA

  3. Photophysics of interlayer excitons in TMDC heterobilayers

    TMDC heteroyapılarındaki katmanlar arası eksitonların fotofiziği

    MEHMET ATIF DURMUŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM SARPKAYA

  4. 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

    İngilizce

    2024

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL MURAT EREKE

    DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU

  5. Havacılık ve uzay uygulamalarına yönelik nikel kaplı karbonfiber üretimi ve karakterizasyonu

    Nickel coated carbonfiber production and characterization for aerospace applications

    CANER ÇİNKA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK