Browsing by Author "Budak, Yağmur"
Now showing 1 - 1 of 1
- Results Per Page
- Sort Options
Master Thesis Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücresi yığını tasarımı, üretimi ve testleri(2019) Devrim, Yılser; Devrim, Yılser; Energy Systems EngineeringSon yıllarda, teknoloji ve nüfusun gelişmesiyle birlikte enerjiye olan ihtiyaç da artmaktadır. Proton Değişim Membran Yakıt Hücreleri (PEMFC), yüksek verimlilikleri, düşük emisyon üretmeleri, yüksek güç yoğunlukları, sessiz çalışmaları ve kısa başlangıç süreleri sayesinde son yıllarda oldukça tercih edilen alternatif enerji teknolojilerinden birisidir. Yüksek Sıcaklık PEMFC (HT-PEMFC) tipi PEMFC, 100 derecenin üzerindeki çalışma sıcaklıkları sayesinde kolay su yönetimi ve yüksek karbon monoksit (CO) toleransı sağlarlar. Bu tip yakıt hücrelerinin günümüzde sıklıkla kullanılan doğal gaz ve metan gibi gazların kısa bir işleminden elde edilen reformat gazlar ile kullanılabilmeleri ve daha kolay ticarileşmeleri için CO toleranslarının büyük olması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, 150 cm2 aktif alana ve 12 hücreye sahip nominal bir 300 W HT-PEMFC yığınının tasarımı, üretimi ve testleri yapılmıştır. HT-PEMFC yığınının üretimi için seçilen malzemeler; kompozit grafit bipolar plakalar, eloksal kaplı alüminyum plakalar, Altın kaplı bakır plaka akım toplayıcıları, paslanmaz çelik bağlantılar, Viton® conta, Pt/C kaplı karbon kâğıt gaz difüzyon tabakası ve PBI membranlarıdır. Tez kapsamında, mevcut test istasyonu HT-PEMFC yığınını reformat gaz karışımı ile test edebilmek amacıyla geliştirilmiştir. Yığının tasarım parametrelerinin belirlenebilmesi için ilk olarak 160oC'de Hidrojen (H2) gazı ve reformat gaz karışımı beslemesi ile tek hücreli performans testleri yapılmıştır. 0.6 V çalışma voltajında H2 gazı ile 0.33 A/cm2 ve reformat gaz karışımı ile 0.28 A/cm2 akım yoğunluğu değerleri elde edilmiştir. Daha sonra tek hücreli HT-PEMFC'in test sonucuna göre HT-PEMFC yığını tasarımı yapılmıştır. Yığın tasarımının ardından bipolar plaka üzerindeki basınç kaybı, Solidwork Flow Simulation programı kullanılarak 3 farklı gaz akış hızı için analiz edilmiştir. Maximum basınç kayıpları, H2 ve reformat gaz karışımı (H2/CO2/CO-75/22/3) için sırasıyla 0.5 slpm de 83.5 Pa ve 0.56 slpm de 129.83 Pa olarak hesaplanmıştır. Ardından üretilen yığın performansları H2 ve reformat gaz ile test edilmiştir. Saf H2 beslemeli HT-PEMFC yığınının gücü 7.2 V çalışma voltajında 320 W iken, reform gaz karışımı ile HT-PEMFC yığınının gücü 7.2 V'da 218 W elde edilmiştir. Buna ek olarak, H2 beslemesi ile yığının toplam verimi %79 olarak belirlenirken, reformat gaz beslemesi ile verim % 76'ya düşmektedir. Bu kayıplar, reformat gaz karışımı kullanımının avantajları ve yakıt hücresinin ticarileşmesi göz önüne alındığında ihmal edilebilecek kayıplarıdır.