Elektrikli araçlarda kullanılan yakıt hücreleri için özgün akış plakalarının hücre performansı üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of unique flow plates on cell performance for fuel cells used in electric vehicles
- Tez No: 996471
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FİLİZ ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hidrojen enerjisi, Yenilenebilir enerji, Hydrogen energy, Renewable energy
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik ve Isı Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enerji ihtiyacının her geçen gün artması, sürdürülebilir ve çevre dostu enerji teknolojilerinin önemini ön plana çıkarmaktadır. Dünya genelinde yaygın olarak kullanılan fosil yakıtlar; yüksek karbon emisyonları, hava kirliliği ve sınırlı rezervleri nedeniyle uzun vadede güvenilir bir enerji kaynağı olarak değerlendirilememektedir. Kömür, petrol ve doğal gaz gibi geleneksel enerji kaynaklarının olumsuz çevresel etkileri, yenilenebilir ve temiz enerji teknolojilerine yönelimi zorunlu kılmaktadır. Bu kapsamda güneş, rüzgâr ve hidrojen gibi çevreye duyarlı kaynakların kullanılması sürdürülebilirlik açısından kritik bir rol üstlenmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarına dönüştürülen teknolojiler arasında proton değişim membranlı yakıt pilleri (PEMFC), sahip oldukları avantajlı özellikler sayesinde dikkat çekmektedir. PEMFC sistemleri; yüksek enerji dönüşüm verimliliği, düşük çalışma sıcaklıkları, hızlı tepki süreleri ve sessiz çalışma özellikleri ile öne çıkmakta; ayrıca yan ürün olarak yalnızca su açığa çıkarmaları nedeniyle çevreye zarar vermemektedir. Bu çalışmada, bipolar plakanın anot ve katot kanallarına yerleştirilen gözenekli blokların, yakıt hücresindeki sıcaklık ve basınç dağılımları üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, beş farklı hücre voltajı altında sayısal modeller oluşturulmuş ve ilgili I-V karakteristik eğrileri elde edilmiştir. Analizler, ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemiyle yürütülmüştür. Çalışmada, 50 cm² aktif alana sahip üç boyutlu tek hücreli bir PEM yakıt hücresi modellenmiştir. Elde edilen bulgular, gözenekli blokların yerleştirildiği serpantin kanal tasarımının, standart serpantin geometriye kıyasla daha yüksek akım yoğunluğu sağladığını göstermiştir. Özellikle 0,4 V hücre voltajında akım yoğunluğunda %9,95 oranında bir artış gözlenmiştir. Bunun yanında, gözenekli blokların bulunduğu bölgelerde yerel sıcaklık yükselmeleri kaydedilmiştir. Ayrıca, gözenekli bloklu modelde basınç düşümünün, standart serpantin modele göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The ever-increasing energy demand highlights the importance of sustainable and environmentally friendly energy technologies. Fossil fuels, widely used worldwide, cannot be considered a reliable energy source in the long term due to their high carbon emissions, air pollution, and limited reserves. The negative environmental impacts of traditional energy sources such as coal, oil, and natural gas necessitate a shift towards renewable and clean energy technologies. In this context, the use of environmentally friendly resources such as solar, wind, and hydrogen plays a critical role in sustainability. Among the technologies being converted into renewable energy sources, proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) stand out due to their advantageous features. PEMFC systems stand out with their high energy conversion efficiency, low operating temperatures, fast response times, and quiet operation. Furthermore, they are environmentally friendly because they emit only water as a byproduct. This study aimed to investigate the effects of porous blocks placed in the anode and cathode channels of a bipolar plate on the temperature and pressure distributions in the fuel cell. In this context, numerical models were created under five different cell voltages, and the relevant I-V characteristic curves were obtained. Analyses were conducted using computational fluid dynamics (CFD) using ANSYS Fluent software. A three-dimensional single-cell PEM fuel cell with an active area of 50 cm² was modeled in the study. The findings showed that the serpentine channel design in which porous blocks are placed provides higher current density compared to the standard serpentine geometry. Specifically, a 9.95% increase in current density was observed at a cell voltage of 0.4 V. Furthermore, local temperature increases were noted in the regions where the porous blocks were located. Furthermore, the pressure drop in the porous block model was found to be higher than in the standard serpentine model.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlarda kullanılan PEM yakıt pillerinin performansı üzerine farklı akış kanallarının etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of different flow channels on the performance of PEM fuel cells used in electric vehicles
MUSTAFA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiFırat ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANBEY HAZAR
- Hibrit araçlarda meydana gelen yangınlar ve etkili söndürme sistemlerinin incelenmesi
An investigation into fires in hybrid vehicles and the assessment of effective fire suppression systems
CEMİL ÖZKALAY
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN
- Verimliliği düşmüş bataryaların hizmet sektöründe kullanımı:Akıllı tesis uygulaması
Use of repurposed ev batteries in the service sector: A smart facility application
DENİZHAN GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
- Lityum iyon batarya paketi tasarımı ve termal kaçak simülasyonu
Lithium-ion battery pack design and thermal propogation simulation
ESER BERK YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Makine öğrenmesi kullanarak Türkiye'de elektrikli araç şarj istasyonlarının potansiyel kullanım performansının mekânsal tahmini
Spatial estimation of potential utilization performance of electric vehicle charging stations in Türkiye using machine learning methods
SERKAN TANRIVERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADALET DERVİŞOĞLU