Mathematical modeling of electrochemical hydrogen compressors
Elektrokimyasal hidrojen kompresörlerinin matematiksel modellemesi
- Tez No: 902310
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN, PROF. DR. YILSER DEVRİM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hidrojen, Matematiksel modelleme, Hydrogen, Mathematical modelling
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, yüksek sıcaklıkta çalışan bir elektrokimyasal hidrojen kompresörünün performansına ilişkin sayısal araştırmalar sunulmaktadır. İlk olarak EKHK hücresinin optimum çalışma sıcaklık değerinin araştırılması için farklı sıcaklıklar altında hücrenin performansını incelemek amacıyla yarı deneysel bir matematiksel model oluşturulmuştur. Bu çalışmalar sonucunda hücrenin saf hidrojen gazı beslemesi ve karışım gazı beslemesi durumunda EKHK hücresinin polarizasyon eğrileri grafiklerle sunulmuştur. Verimin en yüksek olduğu çalışma sıcaklığı değeri 160°C olarak gözlemlenmiştir. Çalışma sıcaklığının 160°C olarak belirlenmesinden sonra hücrenin sabit tutulan hücre voltajı değerlerinde zamanla güç kaynağından çektiği akım değerleri Akım-Zaman grafiği şeklinde sunulmuştur. EKHK hücresinin basınçlandırma performansını incelemek adına tek hücre ve 5 hücreli yığın hücre tasarımlı olacak şekilde ayrı ayrı sayısal modeller oluşturulmuştur. Farklı sabit voltaj değerleri altında EKHK hücresinin oluşturduğu Akım-Zaman grafiği girdi olarak kullanılarak, her hücre voltajı için ileri ve geri yönlü hidrojen akısı hesaplanmıştır. Elde edilen akı değerlerine göre ideal gaz yasası kullanılarak her bir hücre voltajı için elde edilen basınç değerleri elde edilmiş ve grafikler aracılığıyla sunulmuştur. Tek hücreli EKHK hücresinde 1.5 V sabit hücre voltajında 2500 saniye sonunda 60 bar mertebelerine ulaşılmıştır. 5 hücreli yığın model tasarımında ise tek hücreli modele kıyasla daha kısa sürede 60 bar seviyesine ulaştığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, numerical studies on the performance of an electrochemical hydrogen compressor operating at high temperatures are presented. First, a semi-empirical mathematical model was created to examine the performance of the cell under different temperatures to investigate the optimum operating temperature value of the ECHC cell. As a result of these studies, the polarization curves of the ECHC cell in the case of pure hydrogen gas feeding and mixed gas feeding are presented graphically. The operating temperature value with the highest efficiency was observed as 160°C. After determining the operating temperature as 160°C, the current values drawn by the cell from the power supply over time at constant cell voltage values are presented as a Current-Time graph. To examine the pressurization performance of the ECHC cell, separate numerical models were created with single-cell and 5-cell stacked cell designs. Using the Current-Time graph created by the ECHC cell under different constant voltage values as input, the forward and backward hydrogen molar flow rate was calculated for each cell voltage. According to the obtained molar flow rate values, the pressure values obtained for each cell voltage were obtained using the ideal gas law and presented through graphs. In the single-cell ECHC cell, 60 bar levels were reached after 2500 seconds at a constant cell voltage of 1.5 V. In the 5-cell stacked model design, it has been observed design reaches 60 bar shorter time than the single-cell model.
Benzer Tezler
- Performance assessment of anion exchange membrane electrolyzer through mathematical modeling
Matematiksel modelleme ile anyon değişim membran elektrolizörün performans değerlendirilmesi
CEREN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
PROF. DR. YILSER DEVRİM
- PEM elektrolizörün sayısal modellemesi ve deneysel doğrulanması
Numerical modeling and experimental validation of PEM electrolyzer
SAFİYE NUR ÖZDEMİR
- Katı oksit yakıt hücreli enerji üretim sistemlerinin alternatif kriterlere göre performans analizi
Performance analysis of solid oxide fuel cell based energy generation systems with alternative criteria
ALİ VOLKAN AKKAYA
Doktora
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. BAHRİ ŞAHİN
- Doğrudan metanollü yakıt hücrelerinin yapay sinir ağları ve bulanık mantık metotlarıyla modellenmesi
Modelling of fuel cells with artificial neural network and fuzzy logic
DERYA TARCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT BAYRAMOĞLU
- İnsansız hava araçları için batarya-yakıt hücresi hibrit enerji yönetim sisteminin geliştirilmesi
Development of a battery-fuel cell hybrid energy management system for unmanned aerial vehicles
BARAN KUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE