Yüksek basınçlı polimer elektrolit membran elektrolizörlerden üretilen hidrojenin depolanması için kriyojenik yakıt tankının yapısal tasarımı ve analizi
Structural design and analysis of cryogenic fuel tank for storage of hydrogen produced from high-pressure polymer electrolyte membrane electrolyzers
- Tez No: 930046
- Danışmanlar: PROF. DR. NESRİN KAYATAŞ DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Sıvı Hidrojen Depolama, Kriyojenik Yalıtım, Yüksek Basınçlı PEM Elektrolizör, Liquid Hydrogen Storage, Cryogenic Insulation, High Pressure PEM Electrolyzer
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrojen yüksek enerji yoğunluğuna sahip temiz bir enerji taşıyıcısıdır. Şu anda hidrojen kullanımının önündeki en büyük engel, depolama teknolojilerindeki yetersizliktir. Sıvı hidrojen depolama H2 gazının kaynama noktasının altında bir sıcaklığa soğutulduğu bir hidrojen depolama teknolojisidir. Bu çalışmada, yüksek basınçlı PEM (proton değişim membran) elektrolizör kullanılarak üretilen hidrojenin depolanması için sıvı hidrojen tankının tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Sıvı hidrojen tankının ve yüksek basınçlı PEM elektrolizörün CAD (bilgisayar destekli tasarım) modeli Autodesk Inventor yazılımında oluşturulmuştur. Tasarımı gerçekleştirilen tankın yapısal kararlılığını ve mekanik performansını gözlemlemek için Msc Nastran yazılımında yapısal analizler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sıvı hidrojen tankının performansını belirlemek amacıyla Ansys yazılımı içerisinde termal analizler gerçekleştirilmiştir. Yapısal analiz sonucunda elde edilen eksenel, çevresel ve von-Mises gerilim değerleri sırasıyla 69.4 MPa, 21.2 MPa ve 67.1 MPa olarak bulunmuştur. Tasarımda ana malzeme olarak kullanılan paslanmaz çelik 316'nın akma dayanımının 240 MPa olduğu göz önünde bulundurulduğunda elde edilen gerilim değerlerinin düşük olduğu yani tankın mekanik yapısının güvenli bir şekilde tasarlandığını ve çalışma şartlarında güvenilir bir performans sergileyeceğini ortaya koymaktadır. Termal analizler sonucunda, tank içerisindeki basınç artışının saatte 0.38 bar olduğu görülmüştür. Ayrıca, tank içerisindeki sıvı hidrojenin sıcaklığının saatte 0.47 K arttığı ve 24 saat sonunda 20 K'den 31.3 K'e yükseldiği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Hydrogen is a clean energy carrier with high energy density. The biggest obstacle to hydrogen use at present is the lack of storage technologies. Liquid hydrogen storage is a hydrogen storage technology in which H2 gas is cooled to a temperature below its boiling point. In this study, the design and analysis of a liquid hydrogen tank for the storage of hydrogen produced using a high-pressure PEM (proton exchange membrane) electrolyzer was carried out. The CAD (computer aided design) model of the liquid hydrogen tank was created in Autodesk Inventor software. Structural analysis was performed in Msc Nastran software to observe the structural stability and mechanical performance of the designed liquid hydrogen fuel tank. Additionally, thermal analyses were carried out within Ansys software to determine the performance of the liquid hydrogen tank. The axial, hoop and von-Mises stress values obtained as a result of the structural analysis were found to be 69.4 MPa, 21.2 MPa and 67.1 MPa, respectively. Considering that the yield strength of stainless steel 316 used as the main material in the design is 240 MPa, it reveals that the obtained stress values are low, meaning that the mechanical structure of the tank is designed safely and will exhibit reliable performance under operating conditions. As a result of thermal analysis, it was observed that the pressure increase in the tank was 0.38 bar per hour. In addition, it was concluded that the temperature of the liquid hydrogen in the tank increased by 0.47 K per hour and rose from 20 K to 31.3 K after 24 hours.
Benzer Tezler
- Bir ilaç fabrikasında personel gereksinmesinin belirmesi seçilmesi ve elde tutulmasına yönelik bir uygulama çalışması
Başlık çevirisi yok
EMİNE BOZBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
İşletmeİstanbul ÜniversitesiÇalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRAY KAYNAK
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Halvetiyyenin Şa'baniyye kolu ve Şa'ban-ı Veli
Başlık çevirisi yok
L. NİHAL YAZAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Türk Dili ve EdebiyatıGazi ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. ABDÜLKERİM ABDÜLKADİROĞLU
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı