Geri Dön

Simulation-based performance and cost optimization of alkaline electrolysers

Alkali elektrolizörlerin simülasyon tabanlı performans ve maliyet optimizasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 934851
  2. Yazar: SAMİ ŞABAN DEMİREZEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN ÖZCAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Alkaline water electrolysis, hydrogen production, cost optimization, performance optimization, electrolyzer, COMSOL, LCOH, EES, LCOE, Alkali su elektrolizi, hidrojen üretimi, maliyet optimizasyonu, performans optimizasyonu, elektrolizör, COMSOL, LCOH, EES, LCOE
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 114

Özet

This study focuses on the optimization of alkaline water electrolyzers to develop a cost-effective and efficient approach for hydrogen production. A one-dimensional electrochemical modeling was performed using the COMSOL Multiphysics software to analyze the impact of varying model parameters on system performance. The current and voltage data obtained from COMSOL were integrated into the Engineering Equation Solver (EES) program for detailed cost analysis. The modeling systematically investigated key operational parameters, including current density, voltage, electrolyte concentration, temperature, distance between electrode and separator, and porosity, to evaluate their effects on system performance and economic feasibility. The results demonstrated that low electricity costs and optimal current densities significantly reduced the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH). Furthermore, larger systems were observed to achieve lower costs through economies of scale. This study highlights the critical interactions between operational parameters and cost optimization, providing actionable insights for the development of alkaline electrolyzer technologies. The findings contribute to the advancement of more sustainable and cost-effective solutions for hydrogen production.

Özet (Çeviri)

Bu çalışma, hidrojen üretiminde maliyet etkin ve verimli bir yaklaşım geliştirmek amacıyla alkalin su elektrolizörlerinin optimizasyonuna odaklanmıştır. Çalışmada, COMSOL Multiphysics programı kullanılarak bir boyutlu elektrokimyasal modelleme gerçekleştirilmiş ve model parametrelerindeki değişikliklerin performans üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir. COMSOL ile elde edilen akım ve voltaj verileri, Engineering Equation Solver (EES) programına entegre edilerek detaylı bir maliyet analizi yapılmıştır. Modelleme kapsamında, akım yoğunluğu, voltaj, elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık, elektrotlar ve separator arası mesafe ve porozite gibi temel operasyonel parametreler, sistem performansı ve ekonomik fizibilite üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amacıyla sistematik olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, düşük elektrik maliyetlerinin ve optimum akım yoğunluklarının hidrojenin seviyelendirilmiş maliyetini (LCOH) önemli ölçüde azalttığını ortaya koymuştur. Ayrıca, daha büyük sistemlerin ölçek ekonomisi sayesinde maliyetleri düşürdüğü gözlemlenmiştir. Bu çalışma, operasyonel parametreler ile maliyet optimizasyonu arasındaki kritik etkileşimleri vurgulayarak alkalin elektrolizör teknolojilerinin gelişimine yönelik uygulanabilir öneriler sunmaktadır. Elde edilen bulgular, hidrojen üretiminde daha sürdürülebilir ve maliyet etkin çözümler geliştirilmesi adına önemli bir katkı sağlamaktadır.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    510909

    Sıvı ham demirdeki silisyum miktarının torpido içerisinde azaltılmasına yönelik çalışmalar

    The study about decrease of hot metal silicon content in torpedo car

    KEREM DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN

  2. Tez No

    931415

    Ağır hidrokarbonlardan dizel yakıt elde etmek için katalizörlü ortamda tübüler ve cstr reaktör tasarımının yapılması ve proses optimizasyonu

    Design and process optimization of tubular and cstr reactor in catalytic environment for producing diesel fuel from heavy hydrocarbons

    TAMER ÇINAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    KimyaSakarya Üniversitesi

    Yangın ve Yangın Güvenliği Anabilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN

  3. Tez No

    305758

    Lifetime condition prediction for bridges

    Köprülerin yaşam boyu durum tahmini

    HAKAN BAYRAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mühendislik Bilimleri Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. FERHAT AKGÜL

  4. Tez No

    421065

    A methodology for energy optimization of buildings considering simultaneously building envelope HVAC and renewable system parameters

    Binalarda yapı kabuğu, mekanik sistemler ve yenilenebilir enerji sistemleri parametrelerinin eş zamanlı enerji optimizasyonu için bir yöntem

    MELTEM BAYRAKTAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ

    PROF. DR. MARCO PERINO

  5. Tez No

    948446

    A digital twin framework for real-time cost optimization in manufacturing process

    Üretim proses maliyetinin gerçek zamanlı optimizasyonu için bir dijital ikiz çerçeve yapısı

    UĞUR ÜRESİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UMUT ASAN

Geri Dön