Gemilerde atık ısı kullanılarak deniz suyundan hidrojen eldesinin araştırılması, enerji ve ekserji analizi
Investigation of hydrogen obtainment from sea water using waste heat on ships, energy and exergy analysis
- Tez No: 865212
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN TURAN ARAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Artan nüfus ve taleplerle birlikte taşımacılık sektörünün yüksek hacimli kullanımı, alternatif enerji kaynaklarının önemini günden güne arttırmaktadır. Dünya ticaretinde ön planda bulunan ve yüksek kullanım alanına sahip taşımacılık araçlarından biri olan deniz araçları daha yeşil bir çevre için yenilenebilir enerji kaynakları konusunda birçok araştırmaya konu olmuştur. Bu çalışmaların en önemlilerinden biri ise deniz araçlarında bulunan yüksek egzoz gazı sıcaklığına sahip dizel motorlardaki atık ısıdan elektrik üretimidir. Atık ısı geri kazanım sistemi genelde motor verimliliğini arttırmak, CO2 miktarını azaltmak için uygulanmaktadır. Bu tez çalışmasında, bir yük gemisinin dizel motorunun egzozundan çıkan atık ısıdan üretilen elektrik kullanılarak hidrojen eldesi sağlanmıştır. Elektrik üretimi rankine çevrimi ile sağlanırken, hidrojen üretimi ise deniz suyunun elektrolizi ile sağlanmaktadır. Deniz suyu elektroliz öncesi ters ozmos ile saflaştırılmakta ve hidrojene çevrilmektedir. Sistemin konsept tasarımı yapıldıktan sonra enerji ve ekserji analizi uygulanmıştır. Deniz suyundan hidrojen üretimi sistemi için bileşenlerin ekserji yıkımlarının yüzdelik oranları büyükten küçüğe olmak üzere şu şekilde hesaplanmıştır: %55 elektrolizör, %21 kompresör, %9 yüksek basınç pompası (5-6 arası), %7 ters ozmos (4-5 arası), %4 yüksek basınç pompası, %3 düşük basınç pompası (3-4 arası), %1 ters ozmos (6-7 arası). Sediment filtre, ince film membran ve karışık yataklı reçinede ekserji yıkımı çok düşük olduğu için % 0 olarak kabul edilmiştir. Rankine çevrimi için ise ekserji yıkımlarının yüzdelik oranları büyükten küçüğe olmak üzere şu şekilde sonuçlanmıştır: %86 türbin, %12 ekonomizer,%1 pompa, %1 kondenser. Sonuç olarak, bu çalışma özelinde hem atık ısıdan yararlanılmış hemde deniz suyundan elektroliz yoluyla hidrojen elde edilebilirliğinin enerjitik açıdan imkanı ortaya koyulmuştur.
Özet (Çeviri)
Increasing population and demands, as well as high-volume use of the transportation sector, increases the importance of alternative energy sources day by day. Maritime vehicles, which are one of the prominent and highly used transportation vehicles in world trade, have been the subject of many researches on renewable energy sources for a greener environment. One of the most important of these studies is the production of electricity from the waste heat of diesel engines with high exhaust gas temperatures in marine vehicles. Waste heat recovery system is generally applied to increase engine efficiency and reduce the amount of CO2. In this thesis study, hydrogen production was achieved by using electricity produced from the waste heat from the exhaust of a cargo ship's diesel engine. While electricity production is provided by the rankine cycle (RC), hydrogen production is provided by the electrolysis of sea water. Seawater is purified by reverse osmosis before electrolysis and converted into hydrogen. After the concept design of the system was made, energy and exergy analysis was applied. For the hydrogen production system from seawater, the percentage rates of exergy destruction of the components were calculated from largest to smallest as follows: 55% electrolyzer, 21% compressor, 9% high pressure pump (5-6), 7% reverse osmosis (4-5), 4% high pressure pump, 3% low pressure pump (between 3-4), 1% reverse osmosis (between 6-7). Since exergy destruction in sediment filter, thin film membrane and mixed bed resin is very low, it is accepted as 0%. For the Rankine cycle, the percentage rates of exergy destruction are as follows, from largest to smallest: 86% turbine, 12% economizer, 1% pump, 1% condenser. As a result, in this study, both waste heat was utilized and the energetic possibility of obtaining hydrogen from seawater through electrolysis was demonstrated.
Benzer Tezler
- Bir petrol tankeri için organik rankıne çevrimi atık ısı geri kazanım sisteminin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of organic rankine cycle waste heat recovery system for an oil tanker
MEHMET AKMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Konteyner gemisi için tek ve iki kademeli organik rankinçevrimi ile atık ısı geri kazanımı sisteminin termodinamikanalizi
Thermodynamic analysis of waste heat recovery systemfor container ship using single and two stage organicrankine cycle
MERVE GÜL ÇIVGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ DENİZ
- Bir feribot için atık ısının kullanıldığı termoelektrik güç üretim sisteminin ısıl, çevresel ve ekonomik analizi
Thermal, environmental and economical analysis of a thermoelectric power generation system using waste heat for a ferry
FURKAN BÖBÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Gemilerde organik rankine çevrimine dayalı atık ısı geri kazanım sistemlerinin ileri termal analizleri ve termo-ekonomik optimizasyonu
Advanced thermal analyses and thermo-economic optimization of waste heat recovery systems based on organic rankine cycle onboard ships
MEHMET AKMAN
Doktora
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Comparison of the carbon capture systems for onboard application and voyage performance investigation by a case study
Gemiler için karbon yakalama sistemlerinin karşılaştırılması ve sefer performansının örnek bir uygulamayla incelenmesi
BUĞRA ARDA ZİNCİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ DENİZ