Metal hidrür reaktörlerin mikro ölçekte modellenmesi
Microscale modeling of metal hydride reactors
- Tez No: 847200
- Danışmanlar: PROF. DR. BORA TİMURKUTLUK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Bu tezin temel amacı, metal hidrür reaktörlerde mikro ölçekte bir matematiksel modelin geliştirilmesidir. Bu model, metal hidrür reaktörlerde hidrojen depolama malzemelerinin termal iletkenliklerini iyileştirmek ve depolama yeteneklerini artıran, kinetiğini açıklayan bir modelin oluşturulması, simülasyonu ve doğrulanmasından oluşmuştur. İlk olarak, hidrojen depolama malzemesi olarak kullanılan LaNi5 tozlarının bakır kaplama kalınlıkları 0,8-1,4 µm aralığında Digimat yazılımı yardımıyla oluşturulmuş ve davranışını simüle etmek için COMSOL'da üç boyutlu bir model oluşturulmuştur. Daha sonra LaNi5 tozlarına %1, %5, %10 ve %20 oranlarda genişletilmiş grafit (ENG) eklenerek Digimat yazılımı yardımı ile geometrik yapı oluşturulmuş ve COMSOL yardımıyla çözülmüştür. Geliştirilen mikro modeller, hidrojeni şarj eden metal alaşımının kütle korunumu, gözenekli ortamda Darcy akışı ve hidrojen şarj işlemleri için ekzotermik reaksiyonla ısı üretimi dikkate alınarak formüle edilmiş, sayısal olarak çözülmüş ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Bakır kaplama kalınlığı 1,2 µm ve ENG katkı oranı %5 olarak optimize edilmiş olup hidrojen depolama malzemesinin termal iletkenliği %350 civarında artırılmıştır. Depolama işlemleri sonucunda LaNi5 tozlarının tamamen H2 ile bağlandığı da gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The main objective of this thesis is to develop a mathematical model at a micro scale for metal hydride reactors. This model consists of the creation, simulation, and validation of a model that improves the thermal conductivity of hydrogen storage materials in metal hydride reactors and enhances their storage capabilities, describing their kinetics. Initially, the copper coating thicknesses of LaNi5 powders used as hydrogen storage material were created using Digimat software in the range of 0.8-1.4 µm, and a threedimensional model was established in COMSOL to simulate their behavior. Subsequently, geometric structures were formed by adding expanded graphite (ENG) to LaNi5 powders at ratios of 1%, 5%, 10%, and 20% using Digimat software, and these structures were solved with the help of COMSOL. The developed micro models, considering the mass conservation of the metal alloy absorbing hydrogen, Darcy flow in a porous medium, and exothermic heat production during hydrogen absorption processes, were formulated, numerically solved, and experimentally verified. The copper coating thickness was optimized at 1.2 µm, and the ENG contribution ratio was optimized at 5%, resulting in approximately a 350% increase in the thermal conductivity of the hydrogen storage material. It was also observed that LaNi5 powders were fully bonded with H2 after the storage processes.
Benzer Tezler
- Metal hidrür reaktör tasarım parametrelerinin hidrojen depolama özelliklerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental study for effect of design parameters of metal hydride reactor on hydrogen storage properties
MUHAMMET KAYFECİ
Doktora
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ BEDİR
DOÇ. DR. HÜSEYİN KURT
- Isı borulu metal hidrür tank tasarımının hidrojen şarj işlemlerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Heat pipe metal hydride hydrogen tank design of charge experimental investigation of the effect of operations
GÖKAN ÖZKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET KAYFECİ
- Metal hidrür esaslı hidrojen depolanmasında reaktör tasarımının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the reactor designing in metal hydride-based hydrogen storage systems
ÜMRAN ELMAS
Doktora
Türkçe
2016
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ BEDİR
DOÇ. DR. MUHAMMET KAYFECİ
- TiFe-H2 reaktörlerinde meydana gelen ısı ve kütle transferinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of heat and mass transfer in TiFe-H2 reactors
RECEP HALICIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
EnerjiNiğde ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAYRAK
- Faz değiştiren malzemeler (FDM) ile ısıl enerji depolamanın araştırılması: Doğrudan kullanım ve hidrojen depolama uygulaması
Investigation of thermal energy storage with phase change materials (PCMs): Direct usage and hydrogen storage application
BÜŞRA ARSLAN
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ