Hydrogen powered proton exchange membrane fuel cell thermal system modeling and control design
Hidrojenle çalışan proton geçirgen zarlı yakıt hücresi termal sisteminin modellenmesi ve kontrol tasarımı
- Tez No: 809350
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CLAUDIA FERNANDA YAŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yangınlar, su kıtlığı ve hastalıklar gibi olumsuz etkileriyle birlikte acil çözüm gerektiren bir mesele olarak ortaya çıkan küresel ısınma, emisyonları azaltmak ve iklim değişikliğini kontrol altına almak için ortak çabalara ihtiyaç duyuyor. Birçok teknolojinin yanında, karbon emisyonlarının azaltılması için etkili stratejiler arasında hidrojenle çalışan proton geçirgen zarlı yakıt hücresi sistemleri hayati öneme sahiptir. Bu sistemler, kimyasal reaksiyonlar yoluyla hidrojenden elektrik üretir ve emisyon olarak sadece su ve ısı oluşturur, bu da yakıt hücresi sistemlerinin çevre dostu doğalarını gösterir. Yakıt hücresi verimliliği, türüne ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak geleneksel sistemlere göre daha yüksektir. Verim bir çok etkene bağlı olmakla beraber temel olarak hücre tipi, boyutu, kullanılan gazların basıncı ve en önemlisi de çalışma sıcaklığına bağlıdır. Uygun bir kontrol yöntemi yüksek verimlilik ve performans için elzemdir. Bu çalışma, proton geçirgen zarlı yakıt hücresi termal sistemlerinin standart modellerini kapsamlı bir şekilde incelemeyi ve analiz etmeyi, maksimum yakıt hücresi verimliliği ve performansını sağlayan etkili bir kontrol yaklaşımı önermeyi amaçlamaktadır. Bunun için sistem dinamikleri matematiksel modeller kullanılarak analiz edilmiştir ve modellenmiştir. Ayrıca, MATLAB/Simulink ile model referanslı adaptif PID kontrolcüsü, sistemin çeşitli dinamik bozuculara ve sistem belirsizliklerine tepkisini doğru bir şekilde modellemek ve simüle etmek için kullanılmıştır. Son olarak, tez, geleneksel PID kontrol ve adaptif PID kontrol stratejisi arasında bir karşılaştırmalı analiz sunarak, önerilen kontrol yaklaşımının etkinliğini ve üstünlüğünü sergilemektedir.
Özet (Çeviri)
The urgent issue is global warming and its adverse effects, including wildfires, water scarcity, and the spread of diseases, and collective efforts to mitigate emissions and curb climate change are necessary. Among the effective strategies is the reduction of carbon emissions, for which hydrogen-powered proton exchange membrane fuel cell systems are vital. These systems generate electricity through chemical reactions involving hydrogen, with only water and heat as byproducts, hence their environmentally friendly nature. Fuel cell system efficiency is higher than conventional systems depending on the type and the operating temperature. Proper thermal control is essential for maintaining high system efficiency. The objective of this thesis is to present overall research and analysis of standard models of hydrogen powered proton exchange membrane fuel cell thermal systems. The thesis also proposes an efficient and optimized control approach that guarantees maximum fuel cell performance. The system dynamics are extensively derived from fundamental models and analyzed using mathematical models to achieve this. An adaptive PID controller is also simulated with MATLAB/Simulink to accurately model and simulate the system's response to various dynamic disturbances and system uncertainties. Finally, the thesis presents a comparative analysis between traditional PID control and the adaptive PID control strategy, an advanced and robust control technique, to show the efficiency of the proposed control approach.
Benzer Tezler
- Hydrogen fuel cell integration in aviation: Conceptual design of a CS-23 category aircraft
Havacılıkta hidrojen yakıt hücresi entegrasyonu: CS-23 kategorisindeki bir uçağın kavramsal tasarımı
CANER İLHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SUHA YAZICI
- Yakıt pillerinde kullanılan metal bipolar plaka kaplama elektriksel temas direncinin sayısal analizi
Numerical analysis of electrical contact resistance of coating used on metal bipolar plates in fuel cells
ÖZGÜN ÖNEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SUHA YAZICI
PROF. DR. DİLEK KUMLUTAŞ
- PEM yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere pes blend membran üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of PES blend membrane for pem fuel cell
AYLİN ERİŞ DALĞIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN AR
- Development of a fuel cell energy controller design for an electric vehicle engine via a PSO-PID robust control algorithm
Yakıt hücresi enerji kontrolörünün geliştirilmesi elektrikli araç motoru tasarımı PSO-PID sağlam kontrol algoritması
ALI KHALEEL MURAD AL-BAYATI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Okan ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ALTÜRK
- Modelling and simulation of the pem fuel cell on mq1- predator unmanned air vehicle
Mq-1 predator insansız hava aracında pem tipi yakıt pilinin modelleme ve simülasyonu
OSMAN SÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN KOCAARSLAN