Alkali su elektrolizi ile hidrojen üretimi ve matematiksel analizi
Hydrogen production by alkaline water electrolysis and mathematical analysis
- Tez No: 826880
- Danışmanlar: PROF. DR. NEZİHE AYAS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, alkali su elektrolizi ile hidrojen üretimi için sistem tasarımı, deneysel çalışmalar ve matematiksel modelleme çalışmaları yapılmıştır. 3 farklı elektroliz sistemi tasarlanarak bu sistemler üzerinde voltaj-akım yoğunluğu performansına etki eden parametreler incelenmiştir. Tüm sistemler için elektrolit çözeltisi olarak potasyum hidroksit (KOH), elektrot olarak paslanmaz çelik ve Zirfon membran kullanılmıştır. Elektroliz Sistemi-1 (daldırma tipi) için elektrolit derişimi (0,30 M 0,50 M ve 0,75 M) ve anot-katot arası uzaklık (18 mm, 22 mm) için uygulanan voltaj değişimine göre akım yoğunluğu belirlenerek parametrik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Artan derişim ve azalan elektrotlar arası mesafe için hücre performansının arttığı belirlenmiştir. Elektroliz Sistemi-1 için matematiksel modelleme çalışmasının sonucunda deneysel verilerin model ile uyumluluğu ve parametreleri belirlenmiştir. Elektroliz Sistemi-2 ve Elektroliz Sistemi-3 (yığın tipi) için yapılan parametrik çalışmalar ile hücre performansı (V-i), hidrojen üretim hızı ve sistem verimi üzerinde elektrolit derişiminin (%10, %20, %30, %40), elektrotlar arası mesafenin (7 mm, 10 mm ve 13 mm) ve manyetik alanın (0 mT, 60 mT, 110 mT) etkisi incelenmiştir. Hücre performansının en yüksek değeri %30 derişim, 7 mm anot-katot arası mesafe ve 110 mT manyetik alan uygulanması koşullarında gerçekleşmiştir. Buna göre sistem verimi 240-1100 A/m2 aralığında ortalama olarak %79 (%30 KOH, 7 mm, 110 mT), %78 (%30 KOH, 7 mm, 60 mT) ve %70 (%30 KOH, 7 mm, 0 mT) olarak belirlenmiştir. Elektroliz Sistemi-2 için matematiksel analiz çalışması yapılarak %30 KOH kullanımının en iyi performansı gösterdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, design, experimental studies and mathematical modeling of alkaline water electrolysis systems for hydrogen production were carried out. Parameters affecting voltage-current density performance were examined. Potassium hydroxide (KOH) as the electrolyte solution stainless steel as electrode material and Zirfon as membrane were used. For Electrolysis System-1 parametric studies were carried out by measuring current density and cell voltage according to applied voltage for the electrolyte concentration (0.30 M, 0.50 M and 0.75 M) and the distance between anode and cathode (18 mm, 22 mm). Cell performance boosted as the concentration was increased and distance was decreased. Experimental data was validated, and parameters were determined as a result of the modelling of Electrolysis System-1. For Electrolysis System 2 and 3 the effects of concentration (10 wt.%, 20 wt.%, 30 wt.%, 40 wt.%), distance between electrodes (7 mm, 10 mm and 13 mm) and magnetic field (0 mT, 60 mT, 110 mT) on cell performance (V-i), hydrogen production rate and system efficiency were investigated. The highest value of cell performance was achieved under 30% concentration, 7 mm anode-cathode distance and 110 mT magnetic field operating conditions. Accordingly, system efficiency (HHV) was determined as 79% (30% KOH, 7 mm, 110 mT), 78% (30% KOH, 7 mm, 60 mT) ve 70% (30% KOH, 7 mm, 0 mT) in the range of 240-1100 A/m2 of current density. Modelling study for Electrolysis System-2 yielded validation in accordance with experimental data with the use of 20%-30% KOH and 7 mm anode-cathode distance.
Benzer Tezler
- PEM elektrolizörün sayısal modellemesi ve deneysel doğrulanması
Numerical modeling and experimental validation of PEM electrolyzer
SAFİYE NUR ÖZDEMİR
- Flow through electrolysıs of H₂S for hydrogen productıon
Hidrojen üretimi için H₂S for'nin akışlı elektrolizi
FAEZEH NAZARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER SARIOĞLAN
DOÇ. DR. MEHMET SUHA YAZICI
- Effects of porous transport layers on the performance of PEM water electrolyzers
Gözenekli taşıyıcı tabakaların PEM su elektrolizörlerinin performansına etkisi
DENİZ BUSE ALTINDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SUHA YAZICI
- Alkali su ayırma yoluyla hidrojen üretimi için bor katkılı grafen bazlı elektrokatalizör geliştirilmesi
Developing boron doped graphene based electrocatalyst for hydrogen production via alkaline water splitting
NİDA ARASAN
Doktora
Türkçe
2026
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH AKKURT
- Simulation-based performance and cost optimization of alkaline electrolysers
Alkali elektrolizörlerin simülasyon tabanlı performans ve maliyet optimizasyonu
SAMİ ŞABAN DEMİREZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÖZCAN