Investigation of performance of proton exchange membrane electrolysis with photovoltaic systems
Proton değişim membran elektrolizin fotovoltaik sistemler ile birlikte incelenmesi
- Tez No: 840251
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT KÖKSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 202
Özet
Son zamanlarda küresel ısınma ve enerji bağımlılığıyla ilgili endişeler nedeniyle yeşil hidrojen üretimine olan ilgi artmıştır. Yeşil hidrojen üretimi, sanayi, ulaşım, ısınma veya enerji depolama alternatifleri gibi çeşitli uygulamalar için yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak hidrojen üretimine dayanmaktadır. Proton elektrolit membran (PEM) elektrolizörleri, yakın gelecekte ölçeklendirilebilme potansiyeli olan iki ticari olarak kullanılabilir elektrolizör tiplerinden biri olduğu ve daha hızlı tepki verme özelliğine sahip olduğu için bu tür uygulamalar için uygun bir seçenektir. Bu tez, yenilenebilir kaynaklardan değişken yük koşulları altında, tesis bileşenlerinin hidrojen üretimi ve sistem verimliliği üzerindeki etkisini incelemek için PEM elektrolizör sistemlerinin tasarım ve modellemesine odaklanmaktadır. Elektrolizör ve sistem bileşenlerinin modellemesi MATLAB kullanılarak gerçekleştirilmiş ve tasarım parametreleri tasarim hesap çizelgeleri ile beslenmiştir. Modeli besleyen güç üretim verileri, System Advisory Model (SAM) tarafından gerçekleştirilen güneş PV santrali modellemesi verilerinden elde edilmiştir. Farklı konumlar için 1 MW ila 1 GW arasında değişen sistem kapasiteleri tasarlandı ve simüle edilmiştir, bu da kapasite faktörü, hava koşulları, sistem boyut ve tasarımının sistem performansı üzerindeki etkilerinin gözlemlenmesine olanak sağlamıştır. Sonuçlar, daha büyük bir sistemin tasarlanmasının hidrojen üretimi verimliliği üzerindeki etkisinin neredeyse olmadığı ve kapasite faktörlerinin sistemin hıdrojen uretimi ve verimliliği üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Sistemle ilgili belirsizlikler belirlenmiştir ve hidrojen üretimini etkileyen faktörlerin PEM I-V eğrisi, DC-DC dönüştürücü kayıpları ve hidrojen kurutucu/saflaştırıcı kayıpları olduğu belirlenmiştir. En iyi ve en kötü senaryolar incelenmiş ve çalışma, tasarım ve ekipman kalitesine bağlı olarak hidrojen üretiminin yaklaşık % -2,5 ila +% 4,5 arasında, ortalama sistem verimliliğinin de yaklaşık olarak -2,5 ila +% 1,5 kWh/kg arasında değişebileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Attention towards green hydrogen production has recently risen due to global warming and energy dependency concerns. Green hydrogen production relies on renewable energy sources to generate hydrogen for various applications, such as industry, transport, heating, or energy storage alternatives. Proton electrolyte membrane (PEM) electrolyzers are well-suited for such applications as it is one of the two commercially available electrolyzer types that could be scalable in the near future and also could be operated at varying loads due to its ability of quicker response. This thesis focuses on the design and steady-state modeling of PEM electrolyzer systems to investigate the impact of balance of plant (BoP) components on the overall system efficiency and hydrogen production under varying power supply conditions from renewable sources. The modeling of the electrolyzer and system components were performed in MATLAB and design parameters were fed by spreadsheets. Power supply data fed to the model was generated from solar PV plant modeling data performed in System Advisory Model (SAM). System capacities ranging from 1 MW to 1 GW were designed and simulated for different locations, allowing for the observation of the effects of capacity factor, weather conditions, system scale and design on system performance. The results show that the effect of designing a larger system has negligible impact, and that capacity factors have larger impact on hydrogen production and efficiency of the system. Uncertainties regarding the system were determined and it was observed that the factors affecting the hydrogen production and system efficiency where the PEM stack I-V curve, DC-DC converter losses and the hydrogen dryer/purifier losses. Best and worst case scenarios were studied and it showed that hydrogen production can vary about -2.5% and +4.5% the average system efficiency can also vary around -2.5 and +1.5 kWh/kg depending on design and equipment quality.
Benzer Tezler
- Hibrid yenilenebilir enerji sistemleri ile elektrik ve hidrojen üretiminin araştırılması
Investigation of hybrid renewable energy systems for electricity and hyrogen production
ERSİN AKYÜZ
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZUHAL OKTAY
PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER
- Investigation of Co decorated N, S doped reduced graphene oxide (Co/NSrGO) catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) and nh3 electrosynthesis through nitrate reduction reaction (NO3RR)
Kobalt gömülü azot ve kükürt katkılanmış indirgenmiş grafen oksit(Co/NS-rGO) katalizörlerin oksijen indirgenmesi ve nitrat indirgenmesi reaksiyonları için incelenmesireaksiyonları için incelenmesi
KAAN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SARP KAYA
- Pem elektrolizörlerin performansına etki eden parametrelerin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of parameters that effect the performance of pem electrolyzers
ÖMER GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
EnerjiNiğde ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT D. MAT
- Kontak direnci ve sıkıştırma kuvvetinin proton geçirgen membranlı elektrolizör performansı üzerindeki etkileri ve hızlandırılmış ömür testleri ile performans düşüşlerinin incelenmesi
Investigation of the effects of contact resistance and clamping force on the performance of proton exchange membrane electrolyzer and performance degradation with accelerated life testing
MUHAMMED SAİD ERGÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiNiğde ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER FARUK SELAMET
- Proton değişim membran yakıt hücresi gaz difüzyon tabakasının nanofiber/nanopartikül ile etkileşiminin elektriksel iletkenliği üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of an impact of nanofiber/nanoparticle interaction on the electrical conductivity of proton exchange membrane fuel cell gas diffusion layer
GAMZE KARANFİL CELEP
Doktora
Türkçe
2017
EnerjiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEVSER DİNCER