Yeni bir fotovoltaik-yakıt hücresi-batarya hibrit sisteminin geliştirilmesi
Development of a new photovoltaic-fuel cell-battery hybrid system
- Tez No: 986108
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AYLİN AYTAÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli, sürekli ve sürdürülebilir kullanımını sağlamak amacıyla, fotovoltaik panel, elektrolizör, yakıt hücresi ve batarya bileşenlerinden oluşan yeni bir hibrit enerji sistemi tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Sistem, güneş enerjisinin doğrudan elektrik üretiminde kullanılması, bu enerjinin elektroliz yoluyla hidrojen üretimine dönüştürülmesi ve üretilen hidrojenin yakıt hücresinde tekrar elektrik enerjisine çevrilmesi üzerine kuruludur. Çalışmada, potansiyel, akım, elektrolit tipi ve derişimi gibi temel parametrelerin H₂ üretim hızı üzerindeki etkileri ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Sistemin yönetimi için özel bir elektronik kontrol ünitesi tasarlanmıştır. Farklı derişimlerde ve değişen potansiyel-akım koşullarında yapılan deneyler, elektrolit derişiminin ve uygulanan potansiyelin hidrojen üretimini doğrudan etkilediğini göstermiştir. Özellikle KOH ortamında derişim arttıkça üretim veriminin belirgin şekilde yükseldiği, NaOH elektrolitinde ise orta derişim seviyelerinde daha kararlı sonuçlar elde edildiği tespit edilmiştir. Optimum performans 1,5 M KOH ve 60 °C sıcaklıkta elde edilmiştir. Hidrojen ve oksijen tüketimi zamana bağlı olarak incelenmiş ve hücre potansiyeli 0,86–2,44 V aralığında belirlenmiştir. 0,2 ml/dak. hidrojen ve 0,1 ml/dak. oksijen akış hızında, maksimum 2,44 V potansiyel ve 68,8 mW güç ile optimum çalışma koşulları sağlanmıştır. Fotovoltaik panel ve yakıt hücresi teknolojileri nispeten düşük dönüşüm verimliliğine sahip olmasına rağmen, sistemin sürdürülebilir ve çevre dostu bir enerji üretim döngüsü sunduğunu göstermektedir. Önerilen hibrit sistem, enerji sürekliliği, düşük karbon emisyonu, yüksek saflıkta hidrojen üretimi ve modüler yapısı ile özellikle şebekeden bağımsız uygulamalar ve mikro şebekeler için güçlü bir alternatif sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study, a novel hybrid energy system comprising a photovoltaic panel, electrolyzer, fuel cell, and a battery was designed and analyzed to ensure the efficient, continuous, and sustainable utilization of renewable energy sources. The system is based on the direct conversion of solar energy into electricity, its subsequent use for hydrogen production through water electrolysis, and the reconversion of the produced hydrogen into electrical energy via a fuel cell. The effects of key operational parameters -including applied potential, current, electrolyte type, and electrolyte concentration- on the hydrogen production rate (H2) were examined in detail. A dedicated electronic control unit was developed to manage and stabilize the overall system operation. Experimental results conducted under various concentrations and potential-current conditions revealed that both electrolyte concentraion and applied potential directly influence hydrogen production. It was observed that increasing concentration in KOH electrolyte significantly improved production effiency, whereas NaOH provided more stable performance at moderate concentration levels. Optimum operating conditions were contained at 1.5 M KOH and 60 ºC. Time-dependent analyses of hydrogen and oxygen consumption showed that the cell potential varied between 0.86 and 2.44V. At flow rates of 0.2 ml/min hydrogen and 0.1 ml/min oxygen, a maximum potential of 2.44 V and power output of 68.8 mW were achieved, representing the system's optimal performance. Although photovoltaic and fuel cell technologies inherently exhibit relatively low energy conversion efficiencies, the results demonstrate that the proposed system provides a sustainable and environmentally friendly energy production cycle. Owing to its energy continuity, low carbon emissions, high-purity hydrogen production, and modular architecture, the hybrid system offers a strong alternative particularly for off-grid applications and microgrid-based renewable energy solutions.
Benzer Tezler
- Şebekeden bağımsız uygulamalar için hibrit bir rüzgâr türbini/fotovoltaik/yakıt hücresi/batarya sisteminin optimizasyonu, tasarımı ve uygulaması
Optimization, design and application of a hybrid wind turbine/photovoltaic/fuel cell/battery system for stand alone applications
OZAN ERDİNÇ
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UZUNOĞLU
- Modeling and analysis of five-port isolated bidirectional dc-dc converter for interfacing pv/fc/battery systems with bipolar dc microgrids
Bipolar da mikroşebekeler ile fotovoltaik/yakıt hücresi/batarya sistemlerinin arayüzlenmesi için beş portlu izoleli çift yönlü da-da dönüştürücünün modellenmesi ve analizi
ELANUR EKİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TAHSİN KÖROĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT MUSTAFA SAVRUN
- Termoelektrik modülün iki yönlü kullanıldığı fotovoltaik sistemlerin modellenmesi
Modeling of photovoltaic systems with bidirectional use of thermoelectric module
UĞUR YILMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜRKER FEDAİ ÇAVUŞ
PROF. DR. YAŞAR İSLAMOĞLU
- The lifespan comparison of an NMC811 pouch cell based high voltage battery with silicone and polyurethane foam usage
NMC811 poşet hücre tabanli bir yüksek voltajli bataryada silikon ve poliüretan sünger kullaniminin ömür karşilaştirmasi
SERHAT SOYER
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGUT GÜLMEZ
- Hidrojenli mobil enerji kaynaklarının doğal afetlerde enerji sürekliliği açısından kullanılmasına yönelik bir karar verme mekanizması geliştirilmesi
Developing a decision-making mechanism for the use of hydrogen-powered mobile energy sources to ensure energy continuity during natural disasters
DİLARA ZEHRA YÜCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN ERDİNÇ