Geri Dön

Yeşil hidrojen üretimi için model bir elektrolizörün had analizi

Cfd analysis of a model electrolyzer for green hydrogen

  1. Tez No: 796192
  2. Yazar: BARAN TAŞĞIN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. 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

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELAHATTİN ÇELİK

  2. 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

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT KÖKSAL

  3. Hybrid renewable energy systems design for green campus-IZTECH

    Yeşil kampüs için hibrit yenilenebilir enerji sistemleri tasarımı-IZTECH

    BESTE RAMAZAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BAŞAR ÇAĞLAR

    PROF. DR. EMİN AÇIKKALP

  4. 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

    İngilizce

    2024

    EnerjiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİN AÇIKKALP

  5. 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

    İngilizce

    2021

    Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN