Mini iha'lar için kompozit yığınlı pem yakıt pili sistemi geliştirilmesi
Development of composite stacked pem fuel cell system for mini uavs
- Tez No: 963929
- Danışmanlar: PROF. DR. SELAHATTİN ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Energy, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Bu doktora tezinde, elden fırlatmalı mini sınıf İHA'lar için hafif, yüksek güç yoğunluklu ve modüler yapıda bir proton değişimli membran (PEM) yakıt pili sistemi geliştirilmiştir. İlk olarak tek hücre testleri ile optimum kanal geometrileri ve gaz debileri belirlenmiş, polarizasyon eğrileri ve güç yoğunluğu verileri elde edilmiştir. Yakıt pili yığını için grafit ve metalik (316L ve Al7075-T6) malzemelerden oluşan plakalar tasarlanmış ve soğutma performansı ile yapısal dayanım analizleri gerçekleştirilmiştir. Anot tarafında gaz difüzyon tabakasına (GDT) kesi uygulanarak kanalsız bir akış alanı tasarlanmış ve fan destekli açık katot sistem elde edilmiştir. Dört hücreli kısa yığın ve sekiz hücreli tam ölçekli yığın üretilerek test edilmiştir. Hafifletme çalışmaları sonucunda toplam sistem ağırlığı azaltılmış, 480 W/kg güç yoğunluğu ve 280 W nominal güç elde edilmiştir. Sistem, mini sınıf bir İHA platformuna entegre edilerek -20 °C ila +45 °C arasında iklimlendirme ve yer testlerine tabi tutulmuş; çevresel dayanım ve kararlılığı doğrulanmıştır. Bu çalışma, yerli ve özgün bir PEM yakıt pili sisteminin İHA'lara entegrasyonu açısından öncü nitelikte olup, gelecekteki savunma ve havacılık projelerine altyapı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this doctoral study, a lightweight, high power-density, and modular proton exchange membrane (PEM) fuel cell system was developed for hand-launched mini-class unmanned aerial vehicles (UAVs). Initially, single-cell tests were conducted to evaluate different channel geometries and gas flow rates, and optimal operating parameters were identified based on polarization and power density data. Graphite and metallic (316L and Al7075-T6) plates were designed for the stack, and cooling performance as well as structural durability were analyzed. A novel channel-free flow field was implemented on the anode side by introducing incisions on the gas diffusion layer (GDL), enabling efficient water management in an open-cathode, fan-cooled structure. Both a four-cell short stack and an eight-cell full-scale stack were fabricated and tested. With weightreduction strategies, a gravimetric power density of 480 W/kg and a nominal power output of 280 W were achieved. The system was integrated into a mini UAV platform and subjected to environmental and ground tests between -20 °C and +45 °C, confirming its operational stability. This study provides a foundational contribution for the integration of domestically designed PEM fuel cell systems into UAV applications, supporting future developments in aerospace and defense sectors.
Benzer Tezler
- Low velocity impact analysis of a composite mini unmanned air vehicle during belly landing
Kompozit insansız hava aracının gövde üstü iniş sırasındaki düşük hızlı çarpma analizi
SERHAN YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Uçak MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALTAN KAYRAN
- Mini insansız hava araçları için sürekli mıknatıslı senkron motorun tasarımı, en uygunlaştırılması, mekanik ve ısıl başarımının tespiti
Design, optimization, and determination of mechanical and thermal performance of permanent magnet synchronous motor for mini unmanned aerial vehicle
HASAN OĞUZ ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiAviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN ÖNER
- Manet yönlendirme protokollerinin iha'lar için değerlendirilmesi
Performance comprision of manet routing prtocols for fanet
İSMAİL TURNADERELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHava Harp Okulu KomutanlığıBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İLKER BEKMEZCİ
- Sabit kanatlı mini insansız hava araçları için düşük maliyetli paraşüt iniş sistemi tasarımı ve uygulaması
Low cost parachute landing system design and application for fixed wing mini unmanned aerial vehicles
EMRE KIRTEKE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiErciyes ÜniversitesiHavacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA YILDIRIM DALKIRAN
- Elektrik motorlu İHA pervanesi profilinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi ve deneysel analizi
Investigation of electric motor UAV propeller profile with computational fluid dynamics and experimental analysis
ONUR SEZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZAFER GEMİCİ