Power generation mechanics of a multi-stage thermoelectric generator with metal-organic framework coating
Birden fazla katmanlı termoelektrik jeneratörlerin metal-organik kafes kaplamasıyla ile birlikte güç üretim mekaniklerinin araştırılması
- Tez No: 991492
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ALPEREN GÜNAY, PROF. BARBAROS ÇETİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, COMSOL multifizik, Termoelektrik, Adsorption, COMSOL multiphysics, Thermoelectric
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Termoelektrik jeneratörler (TEJ) yeteri kadar ufak miktarda güç harcayan elektriksel devrelerde kimyasal pillerin yerini alabilecek bir enerji kaynağı alternatifi olma potansiyeline sahipler. Ne yazık ki bu potansiyelin önünde duran en büyük engellerden birisi ise TEJ'lerin termal enerjiyi elektriksel enerjiye dönüştürme verimliliklerinin ve güç üretim kapasitelerinin düşük olmasıdır. Pasif termal kontrol ve birden fazla TEJ modülünün üst üste dizilerek kullanılması verimliliklerini ve güç üretim kapasini arttırır. Bu tezde TEJ'lerin güç üretim kapasitelerini arttırmak için birden fazla katmanlı TEJ modüllerinin metal-organik kafes (MOK) yapısı aracılığyla pasif termal kontrolünün mekanizmasını incelemek amacıyla matematiksel modeller geliştiriyor ve aynı zamanda COMSOL üzerinde yapılabilecek fiziksel simülasyon modeli geliştiriyoruz. COMSOL üzerinde fiziksel simülasyon geliştirmemiz fiziksel olayları anlamamızı ve kompleks fiziksel mekanizmaları birbirinden ayrıştırıp tek tek analiz etmemize olanak sağlıyor. Bu matematiksel modeller, termoelektriksel etkileri, porlu yapılarda adsorpsiyon ve desorpsiyon olaylarını ve aynı porlu yapılarda ısı ve materyal taşınmasını açıklayan matematiksel modellerden oluşmakta. Bu geliştirilen matematiksel modeller daha sonra COMSOL üzerinde çoklu fizikli simülasyonlarda kullanıma uygun olacak şekilde geliştirildi. Simülasyonlardan elde edilen sonuçlar MOK katmanı kullanan TEJ modüllerinin desorpsiyon ve termal radyasyon etkileri aynı anda yaşandığında MOK katmanı kullanmayan TEJ modüllerinin ürettiği elektrik enerjisinin üç katı kadarını ve sadece termal radyasyon ile de iki katı kadarını ürettiğini gösterdi.
Özet (Çeviri)
Thermoelectric power generators (TEGs) have the potential for replacing batteries for electrical circuits with small power consumption. However, one of the bottlenecks that hold back TEGs is their low thermal to electrical energy conversion efficiency. Passive thermal management of TEGs and stacking multiple TEGs on top of each other can increase their conversion efficiency and maximum power output. In this thesis, we study multi-stage TEGs with Metal-Organic Framework (MOF) coating layer as a passive thermal management to increase the power output of TEGs and develop mathematical models and COMSOL simulation model to understand and decouple the other complex physics. To develop the mathematical model, thermoelectrical effects, adsorption and desorption in porous materials, heat and mass transfer in porous materials and thermophysical and transport properties of humid air are studied. The developed mathematical models later used in the development of a multi-physics simulation in COMSOL. The numerical results obtained from the developed COMSOL model showed that with desorption and thermal radiation, TEGs with MOF coating generated electrical energy that is three times of the electrical energy that is produced by TEGs with no MOF coating. Moreover, with only radiative cooling, the generated energy was double of the generated energy from TEGs without MOF coating.
Benzer Tezler
- Yoğunlaştırılmış güneş enerjili ve TEG destekli yeni nesil bir kojenerasyon sisteminin tasarımı, üretimi ve termodinamik performans analizi
Design, fabrication and thermodynamic performance analysis of a novel TEG-assisted cogeneration system with concentrated solar energy
TAMER GÜÇLÜ
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM CÜCE
PROF. DR. AYŞE PINAR MERT CÜCE
- Multi-Task U-Net Surrogate for Aerodynamic and Aeroacoustic Source Field Prediction of Airfoils
Kanat Profillerinin Aerodinamik ve Aeroakustik Kaynak Alanı Tahmini için Çoklu Görev U-Net Vekil Modeli
YUSUF AKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. BAHA ZAFER
- Sabit mıknatıslı senkron motorların servo uygulamalarında PID kontrolör parametrelerinin otomatik ayarlanması
Auto tuning of PID controller parameters for permanent magnet synchronous motor servo applications
GÖKHAN ERÜNLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Kent yönetimi ve planlama projelerinin kurumsal kapasite, proje yönetimi ve yenilikçilik boyutları: İstanbul'da İMP deneyimi
Urban management and institutional capacity, project management, innovation dimensions of planning projects: IMP experience from Istanbul
ULAŞ AKIN
Doktora
Türkçe
2015
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜZİN BAYCAN
- Network design problems and value of control mechanisms in power systems
Elektrik güç sistemlerinde ağ tasarımı ve kontrol mekanizmalarının önemi
MELTEM PEKER SARHAN
Doktora
İngilizce
2019
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHAR YETİŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE SELİN KOCAMAN