Yeşil hidrojen üretimi için model bir elektrolizörün had analizi
Cfd analysis of a model electrolyzer for green hydrogen
- Tez No: 796192
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Sıfır emisyon hedefi koymuş medeniyetimiz için karbon temelli enerji kaynaklarından, temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına geçiş günümüzde araştırılan ve uygulanma yolları aranan en büyük konulardan biridir. Hidrojen bu konuda en büyük potansiyel ve en önemli alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Hidrojen elde etmenin yöntemlerinden biri olan PEM elektrolizörlerin verimliliği ise bu konuda büyük bir öneme sahiptir. Elektrolizörden hidrojen üretiminde elektrolizör verimi ne kadar artarsa hidrojenin karbon temelli kaynaklara olan tercih edilebilirliği de o kadar artar. Bu tez çalışmasında sonlu elemanlar yöntemi ile bir PEM elektrolizör hücresinin belli parametreler aracılığı ile performansı üzerinde araştırmalar yapılmıştır. Oluşturulan hücre geometrileri COMSOL Multiphysics yazılımı ile farklı parametreleri değiştirilerek sonuçlar grafikler ve yazılı bir biçimde ifade edilmiştir. Oluşturulan PEM elektrolizör geometrisinin sabit bir debi girişinde, kanal sayısı ve kanal uzunluğu değiştirilerek birim hidrojen üretimi değerleri gözlemlenmiştir. Kanal sayısının artırılması hücrenin birim alanda üretilen hidrojen miktarını düşürürken manifolddaki basınç dağılımını daha düzgün hale getirir. Kanal boyundaki kısalma ise hücrenin birim alanda üretilen hidrojen miktarında artışa sebep olur. Yapılan simülasyonlar göstermiştir ki 23 kanallı hücrenin tam boy kanal uzunluğuna sahip modeline bakıldığında, birim hidrojen üretim miktarı 0,13 g/(m2*s) iken, kanal boyu yarıya indirildiğinde bu değer %92,31 artarak 0,25 g/(m2*s)'ye, kanal boyu üçte birine indirildiğinde ise bu değer %188,46 artarak 0,375 g/(m2*s)'e yükselmiştir. 23 kanallı hücrenin tam boy kanal uzunluğuna sahip modeline bakıldığında, birim hidrojen üretim miktarı 0,13 g/(m2*s) iken, 10 kanallı hücrenin tam boy kanal uzunluğuna sahip modeline bakıldığında, birim hidrojen üretim miktarı %123,8 artarak 0,29 g/(m2*s) olmuştur.
Özet (Çeviri)
The transition from carbon-based energy sources to clean and sustainable energy sources for our civilization, which has set a zero emission target, is one of the biggest consumption researches and applications sought today. Hydrogen is the biggest potential and most important alternative in this regard, with restriction provisions. The efficiency of PEM electrolyzers, which is one of the methods of obtaining hydrogen, has a great importance in this regard. The higher the efficiency of the electrolyzer in the production of hydrogen from the electrolyzer, the more preferable hydrogen to carbon-based sources. In this thesis, research has been carried out on the performance of a PEM electrolyzer cell with the finite element method through certain parameters. The created cell geometries were changed with the COMSOL Multiphysics software, and the results were expressed in graphics and written form. Unit hydrogen production values were observed by changing the channel number and channel length at a constant flow inlet of the created PEM electrolyzer geometry. Increasing the number of channels reduces the amount of hydrogen produced per unit area of the cell and makes the pressure distribution in the manifold more uniform. The shortening of the channel length causes an increase in the amount of hydrogen produced per unit area of the cell. The simulations showed that when the full-length channel length model of the 23- channel cell is considered, the unit hydrogen production amount is 0.13 g/(m2*s), when the channel length is halved, this value increases by 92.31% to 0.25 g/(m2*s), and when the channel length is reduced to one-third, this value increases to 0.375 g/(m2*s) with an increase of 188.46%. Looking at the full-length channel length model of the 23-channel cell, the unit hydrogen production amount was 0.13 g/(m2*s), while looking at the full-length channel length model of the 10-channel cell, the unit hydrogen production amount increased by 123.8% and became 0.29 g/(m2*s).
Benzer Tezler
- Simulation of an innovative flow-field design based on a bio-inspired pattern for pem water electrolysis
Pem su elektrolizi için biyolojiden ilham alan bir desen tabanlı yenilikçi akış alanı tasarımının simülasyonu
MOHAMMAD NASER ALOBEID
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN ÇELİK
- Investigation of performance of proton exchange membrane electrolysis with photovoltaic systems
Proton değişim membran elektrolizin fotovoltaik sistemler ile birlikte incelenmesi
CEMRE KADIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KÖKSAL
- Hybrid renewable energy systems design for green campus-IZTECH
Yeşil kampüs için hibrit yenilenebilir enerji sistemleri tasarımı-IZTECH
BESTE RAMAZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BAŞAR ÇAĞLAR
PROF. DR. EMİN AÇIKKALP
- Techno- economic analysis of DCMD/PEMFC hybrid system for hydrogen, water and electricity production
Hidrojen, su ve elektrik üretimi için bir DCMD/PEMFC hibrit sisteminin tekno - ekonomik analizi
SAFAA MOUBAYED
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiEskişehir Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN AÇIKKALP
- The valorization of various wastewater for hydrogen production by photocatalytic oxidation
Fotokatalitik oksidasyon yöntemi ile hidrojen üretimi için çeşitli atık suların değerlendirilmesi
CEREN ORAK
Doktora
İngilizce
2021
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN