Doğrudan metanol yakıt pili için biyo-esinli akış alanı tasarımının deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of bio-inspired flow field design for direct methanol fuel cell
- Tez No: 910772
- Danışmanlar: PROF. DR. SELAHATTİN ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Bu tez kapsamında, doğrudan metanol yakıt pilleri (DMYP) için biyo-esinli akış kanalı tasarımları araştırılmıştır. Çalışma, Yenidünya, İncir ve Dut yapraklarının biyo-esinli modellerine odaklanmış, bu modellerin sayısal simülasyonlarla belirlenmesinin ardından deneysel testleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda metanol konsantrasyonu, yakıt sıcaklığı, yakıt akış debisi ve hava akış debisi gibi parametreler değerlendirilmiş ve biyo-esinli tasarımlar yaygın olarak kullanılan serpantin akış kanalıyla karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, İncir yaprağından esinlenerek tasarlanan akış kanalının serpantin tasarıma kıyasla yaklaşık %29 daha yüksek güç yoğunluğu sağladığı tespit edilmiş ve bu tasarımın DMYP performansını önemli ölçüde iyileştirdiği görülmüştür. Deneysel verilerin güvenilirliğini artırmak için elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. En iyi performans parametreleri, 60 °C yakıt sıcaklığı, 1 molar metanol-su (MeSu) çözeltisi, 20 mL/dk yakıt akış debisi ve 1 L/dk hava akış debisi koşullarında elde edilmiştir. Yeni tasarımlar için gerçekleştirilen deneysel çalışmalar, her bir akış kanalı tasarımının performansını tekrarlı olarak değerlendirmiştir. Ayrıca, anot akış alanında iki fazlı karbondioksit (CO2) gazı ve MeSu sıvısının akışı farklı akım yoğunluklarında ve zamanlarda video görüntüleri ile kaydedilerek görselleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, bio-inspired flow channel designs for direct methanol fuel cells (DMFCs) were investigated. The study focused on bio-inspired models of loquat, fig, and mulberry leaves, which were initially determined through numerical simulations and subsequently tested experimentally. Experimental investigations explored parameters such as methanol concentration, fuel temperature, fuel flow rate, and air flow rate, comparing the bio-inspired designs with the commonly used serpentine flow channel. The comparison revealed that the bio-inspired fig leaf design achieved approximately 29% higher peak power density compared to the serpentine design, demonstrating a significant performance enhancement for DMFCs. To ensure the reliability of the experimental results, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements were conducted. The best performance parameters were obtained at a fuel temperature of 60 °C, a 1 M methanol-water (MeSu) solution, a fuel flow rate of 20 mL/min, and an air flow rate of 1 L/min. Experimental studies for the new designs were repeated to confirm the performance outcomes for each flow channel. Additionally, the two-phase flow of carbon dioxide (CO2) gas and MeSu liquid in the anode flow field was visualized at different current densities and times using video recordings.
Benzer Tezler
- Doğrudan metanollu yakıt pili için çift kutuplu plaka geliştirilmesi ve performans incelenmesi
Development of bipolar plates for direct methanol fuel cells and performance investigation
UMUT ALTINER
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiNiğde ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MAHMUT MAT
- Sıvı beslemeli yakıt pili uygulamaları için katalizör sentezi ve karakterizasyonu
Catalyst synthesis and characterization for liquid feed fuel cell applications
MEHMED SELİM ÇÖGENLİ
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN YURTCAN
- Doğrudan metanol yakıt pilleri için elektrokimyasal metanol sensörü geliştirilmesi
Development of electrochemical methanol sensor for direct methanol fuel cells
NURULLAH ÇUHADAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELAHATTİN ÇELİK
- Doğrudan metanol yakıt pili membran elektrot bileşkesinin tasarım ve optimizasyonu
Design and optimization of direct methanol fuel cell membrane electrode assembly
GÜLŞAH YEĞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Enerjiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BOZ
- Tek Hücreli Proton Değişim Zarlı Yakıt Pilinin (PEMFC) ve Tek Hücreli Doğrudan Metanol Yakıt Pilinin (DMFC) performans verilerinin değerlendirilmesi
The assesment of the performance dates of the Direct Methanol Fuel Cells (DMFC) and Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC)
ERDOĞAN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR TUNABOYLU