5 results
Search Results
Now showing 1 - 5 of 5
Article Citation - WoS: 9Citation - Scopus: 10Investigation of the Performance of High-Temperature Electrochemical Hydrogen Purification From Reformate Gases(Wiley, 2022) Durmus, Gizem Nur Bulanik; Durmuş, Gizem Nur Bulanık; Colpan, C. Ozgur; Devrim, Yilser; Devrim, Yılser; Durmuş, Gizem Nur Bulanık; Devrim, Yılser; Mechanical Engineering; Energy Systems Engineering; Mechanical Engineering; Energy Systems EngineeringIn the present work, the purification of hydrogen from a hydrogen/carbon dioxide/carbon monoxide (H-2:CO2:CO) mixture by a high-temperature electrochemical purification (HT-ECHP) system is examined. Electrochemical H-2 purification experiments were carried out in the temperature range of 140-180 degrees C. The effects of the molar ratio of the gases in the mixture (H-2:CO2:CO-75:25:0, H-2:CO2:CO-72:26:2,0 H-2:CO2:CO-75:22:3, H-2:CO2:CO-75:20:5, H-2:CO2:CO-97:0:3, H-2:CO2:CO-95:0:5) and the operating temperature on the electrochemical H-2 separation were investigated. As a result of the electrochemical H-2 purification experiments, it was determined that the operating temperature is the most important parameter affecting the performance. According to the results obtained, H-2 purity of 99.999% was achieved at 160 degrees C with the reformate gas mixture containing 72% H-2, 26% CO2, and 2% CO by volume. According to the polarization curves of the gas mixtures containing CO, high current densities at low voltage were reached at 180 degrees C, and it was observed that the performance increased as the temperature increased, whereas the gas mixture without CO gave the best performance at 160 degrees C.Article YÜKSEK SICAKLIK PROTON DEĞİŞİM MEMBRAN YAKIT HÜCRESİ MİKROKOJENERASYON UYGULAMASININ DENEYSEL VE TEORİK İNCELENMESİ(2018) Devrim, Yılser; Yapıcı, Ekin ÖzgirginBu çalışmada, yüksek verimlilikleri ve çevre dostu teknolojiler olmaları sebebiyle tercih edilen, güvenilir güç üretim tekniklerinden biri olan yüksek sıcaklık proton değişim membran (YSPEM) yakıt hücreleri kullanılarak bir evsel mikro-kojenerasyon (birlikte ısı-güç) sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan sistem, YSPEM yakıt hücresi tarafından üretilen elektrik gücü ve faydalı ısının kombine bir şekilde, kullanılmasını içermektedir. Hücrenin çalışması sırasında, yüksek performans ve kararlı güç üretimi sağlanabilmesi için hücre içerisinde üretilen ısının uzaklaştırılması ve hücre içi sıcaklığın sabit kalması gerekmektedir. Bu sebeple tasarlanan yenilikçi soğutma sisteminin atık ısısı, sıcak su ısıtmasında kullanılacak olan ısıl enerjinin teminini sağlamaktadır. Böylelikle toplam verim basit çevrimlere göre yaklaşık iki katına çıkabilmektedir. Çalışma kapsamında tasarlanan 225 W gücünde YSPEM yığını 160°C çalışma sıcaklığında hidrojen ve hava gazları ile test edilmiştir. Çalışması sırasında sıcaklığın hücre içerisinde homojen olarak dağılımı, hücrenin kısa sürede gerekli çalışma sıcaklığına ulaşabilmesi, yakıt hücresinde oluşan ısının hücreden sürekli olarak uzaklaştırılabilmesi için yakıt hücresi yığını soğutucu akışkan (Isı Transfer Yağı 32-Petrol Ofisi) kullanılarak soğutulmuştur. Hücre izolasyon malzemesi seçimi ve kalınlığı, doğal taşınım ve radyasyon yolu ile ısı kaybı hesabıyla belirlenmiştir. Maksimum verim çalışma koşulları için mikro-kojenerasyon sisteminin su giriş çıkış sıcaklıkları, su ve soğutucu akışkan debileri, uygun boru çapı hesabı ve pompa güç hesabı yapılarak nihai sistem tasarlanmıştır. Çalışmada tasarlanan kojenerasyon sisteminde, YSPEM yığınının soğutulması ile açığa çıkan atık ısı, 15-20C’lik şebeke suyunun ısıtılması için kullanılmıştır. Şebeke suyu sıcaklığı yalıtımlı hücre kullanılması durumunda ortalama 50C’ye kadar ısıtılmıştır. Elde edilen veriler yakıt hücresi mikro-kojenerasyon uygulamasının kullanılabilirliğini göstermektedir.Article Citation - WoS: 100Citation - Scopus: 126Design and Simulation of the Pv/Pem Fuel Cell Based Hybrid Energy System Using Matlab/Simulink for Greenhouse Application(Pergamon-elsevier Science Ltd, 2021) Ceylan, Ceren; Ceylan, Ceren; Devrim, Yilser; Devrim, Yılser; Ceylan, Ceren; Devrim, Yılser; Energy Systems Engineering; Energy Systems EngineeringIn this study, design and optimization of the hybrid renewable energy system consisting of Photovoltaic (PV)/Electrolyzer/Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) was investigated to provide electricity and heat for Greenhouse in Sanhurfa (Turkey). The coupling of a photovoltaic system with PEMFC was preferred to supply continuous production of electric energy throughout the year. Additionally, produced heat from PEMFC was used to heating of the greenhouse by micro cogeneration application. The MATLAB/Simulink was applied to the design and optimization of the proposed hybrid system. In the designed system, solar energy was selected to produce the Hydrogen (H-2) required to run the electrolyzer. In cases where the solar energy is not sufficient and cannot meet the electricity requirement for the electrolyzer; the H-2 requirement for the operation of the PEMFC was met from the H-2 storage tanks and energy continuity was ensured. The electrolyzer was designed for H-2 demand of the 3 kW PEMFC which were met the greenhouse energy requirement. PEMFC based hybrid system has 48% electrical and 45% thermal efficiencies. According to optimization results obtained for the proposed hybrid system, the levelized cost of energy was found 0.117 $/kWh. The obtained results show the proposed PV/Electrolyzer/PEMFC hybrid power system provides an applicable option for powering stand-alone application in a self sustainable expedient. (c) 2021 Hydrogen Energy Publications LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.Master Thesis Yüksek Sıcaklıkta Elektrokimyasal Hidrojen Ayrımı için Yüksek Verimli Katalizörün Hazırlanması ve Performansının Incelenmesi(2024) Bal, İlay Bilge; Devrim, YılserMevcut durumda küresel hidrojen (H2) üretimi büyük ölçüde fosil kaynaklara dayanmaktadır. H2 üretiminde en yaygın kullanılan yöntem buhar-metan reformasyonudur. Fakat bu yöntemle üretilen H2, karbon monoksit (CO) ve karbon dioksit (CO2) gibi safsızlıklar içermektedir. H2'nin endüstride hammadde olarak veya yakıt hücresi sistemlerinde enerji taşıyıcısı olarak kullanılabilmesi için belirli bir saflıkta olması gerekir. Dolayısıyla, bu safsızlıkları H2'den uzaklaştırmak için bir saflaştırma adımı kaçınılmazdır. Bu noktada, elektrokimyasal hidrojen saflaştırma (ECHP) sistemleri eş zamanlı H2 saflaştırma ve sıkıştırma yapabilme, hareketli parça içermeme, düşük işletme ve enerji maliyetleri, ölçeklenebilirlik gibi avantajları ile geleneksel H2 saflaştırma yöntemlerine güçlü bir alternatiftir. Bu tez çalışması kapsamında yüksek sıcaklık elektrokimyasal H2 saflaştırma (HT-ECHP) hücresi geliştirilmiştir. ECHP hücrelerinde karşılaşılabilecek olası problemlerden biri katalizör tabakasının reformat gaz içerisinde bulunan safsızlıklar nedeniyle zehirlenmesidir. Literatürde hidrojen oksidasyon reaksiyonu için tipik olarak Pt katalizörü kullanılmaktadır. Fakat, Pt katalizörünün CO toleransı oldukça sınırlıdır ve düşük miktarda CO varlığında bile katalizör zehirlenmesi meydana gelir. Bu çalışmada, HT-ECHP performansları incelenmek üzere grafen nanoplatelet (GNP) destekli platin (Pt) ve bimetalik platin-rutenyum (PtRu) katalizörleri sentezlenmiştir. Katalizörler, hızlı ve basit bir yöntem olan mikrodalga-destekli sentez yöntemiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan katalizörler HT-ECHP uygulaması için fosforik asit katkılı polibenzimidazol (PBI) membran ile birleştirilmiştir. Katalizörlerin yapısal ve elektrokimyasal özellikleri termogravimetrik analiz (TGA), X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), geçirimli elektron mikroskopisi (TEM) ve döngüsel voltametri (CV) analizleri ile incelenmiştir. Karakterizasyon sonuçları, katalizörlerin HT-ECHP uygulaması için gerekli özellikleri sağladığını göstermektedir. Pt/GNP ve PtRu/GNP katalizörlerinin HT-ECHP performansları 140-180 ℃ sıcaklık aralığında H2, CO2 ve CO içeren reformat gazı karışımı ile incelenmiştir. Sonuçlar, katalizörlerin elektrokimyasal H2 saflaştırma performanslarının artan çalışma sıcaklığı ile arttığını göstermektedir. En yüksek H2 saflaştırma performansı PtRu/GNP katalizörü ile elde edilmiştir. Gaz kromatografisi (GC) sonuçları, PtRu/GNP katalizörü ile 160 ℃'de %99.938 yüksek H2 saflığının elde edildiğini göstermiştir. PtRu/GNP katalizörünün yüksek elektrokimyasal H2 saflaştırma performansı, GNP üzerine dekore edilmiş Pt ve Ru partikülleri arasındaki güçlü sinerjik etkileşimlere bağlanabilir. Bu sonuçlar, PtRu/GNP'nin HT-ECHP uygulaması için umut verici bir katalizör olduğunu göstermektedir.Research Project Reformat Gazlar ile Çalışabilen Yüksek Sıcaklık Yakıt Hücresi ve Bileşenlerinin Tasarımı, Geliştirilmesi ve Mikro- Kojenerasyon Uygulamasının İncelenmesi(2018) Devrim, Yılser; Eroğlu, İnci; Albostan, Ayhan; Yapıcı, Ekin Özgirgin; Bilir, Levent; Devrim, HüseyinGünümüzde, büyük bir kısmı fosil yakıtlardan üretilen enerjinin, yeni ve temiz enerji kaynaklarından üretimi giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Güvenilir, sağlam ve çevre dostu güç üretim teknikleri içerisinde yakıt hücreleri yüksek verimlilik, yüksek basınç karakteristikleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle büyük çekmektedir. Son yıllarda taşınabilir ve yerleşik uygulamalar gibi pek çok uygulaması olan yakıt hücrelerinin birleştirilmiş ısı ve güç (kojenerasyon) uygulamaları da gündeme gelmiştir. Birleştirilmiş ısı ve güç teknolojilerinde (CHP), yakıttaki kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine ve ayrıca faydalı ısıya dönüştüren yakıt hücreleri, düşük karbondioksit (CO2) emisyonu, yüksek elektriksel verim ve kolay bakım gibi avantajlar ile geleneksel güç üretim teknolojilerine (örneğin; içten yanmalı motor) göre kombine ısı-güç dağılımı üretmek için daha uygundur. Yüksek sıcaklık proton değişim membran (YS-PEM) yakıt hücresi tabanlı kojenerasyon sistemleri, düşük sıcaklık proton değişim membran (DS-PEM) tabanlı kojenerasyon sistemlerine göre kolay su yönetimi, daha ucuz yakıt işleme, daha fazla CO toleransı gibi avantajlara sahiptir. Bu proje kapsamında yüksek sıcaklık yakıt hücresi uygulamaları için polibenzimidazol (PBI) temelli kompozit ve çapraz bağlı membranlar geliştirilmiş ve reformat gazlar ile çalışabilen YS-PEM yakıt hücresi tasarımı yapılarak laboratuvar ölçekli mikro-kojenerasyon uygulaması incelenmiştir. Çalışmada ilk olarak yüksek sıcaklık yakıt hücrelerinin performansını ve kararlılığını arttırmak için yüksek sıcaklıklara uzun süre dayanıklı ve yüksek performanslı membranlar ve elektrot malzemeleri geliştirilmiştir. Hazırlanan membranların fizikokimyasal ve elektrokimyasal karakterizasyonu yapılarak, en iyi özelliğe sahip membrana ulaşılmaya çalışılmıştır. Daha sonra yüksek performans için özgün reaktant akış kanalları ve soğutma sistemine sahip 300 W net güce sahip YS-PEM yakıt hücresi tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Projede YS-PEM yakıt hücresi sisteminde önce saf H2 ile ve sonrasında farklı oranlarda CO, CO2 ve H2 gaz karışımları ile çalışılmıştır. Proje kapsamında ayrıca üretilen elektrik enerjisi yanı sıra sistemde oluşacak atık ısıdan maksimum derecede yararlanılması için kojenerasyon sistemi tasarımı ve modellemesi yapılmıştır.
