12 results
Search Results
Now showing 1 - 10 of 12
Master Thesis Ankara Bölgesinde Güneş Parabolik Çanak Teknolojisi ile Yeşil Hidrojen Üretiminin Analizi(2023) Troster, Frederick Can; Devrim, YılserArtan dünya nüfusu ve büyüyen ekonomiler ile dünya enerji ihtiyacı artmaktadır. Günümüz dünyasında üretilen elektrik çoğunlukla fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların kullanımı çevreyi kirleterek geleceğimizi tehlikeye atmaktadır. Gelişen teknoloji ile yenilenebilir enerji kaynaklarının popülerliği artmaktadır. Çevre dostu olan bu kaynaklar geleceğimiz için önem arz etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları, güneş, rüzgâr, jeotermal gibi doğal kaynaklardan elde edilebilen enerji olarak ayrılır. Güneş en temel enerji kaynağıdır. Güneşten elektrik elde etmek için birçok sistem geliştirilmiştir. Konsantre güneş enerji sistemleri güneşten elektrik üretme noktasında popülerliği giderek artmaktadır. Konsantre sistemlerden solar güneş parabolik çanak teknolojisi, konsantre sistemler arasındaki yüksek verimliliği ile dikkatleri üstüne çeker. Ayna ile kaplanmış bir çanak, bir alıcı ve bir motor ile çalışan bu sistem güneş enerjisini elektrik enerjisine %32 verimlilikle sağlayabilmektedir. Enerji üretiminin yanı sıra enerji depolanması konusunda geleceğimiz için önem arz etmektedir. Enerji depolama stratejilerinden biri olan hidrojen üretimi gelecek için umut vadetmektedir. Hidrojen üretimi, kullandığı enerji kaynağına göre sınıflandırır. Çevre dostu, yenilenebilir enerji kaynaklarıyla üretilen hidrojene yeşil hidrojen denir. sıfır emisyon değerine sahip bu üretim şekli popülerliği giderek artmaktadır. Hidrojen üretimi elektrolizör yardımıyla gerçekleşir. Elektrolizör cihazı suyu hidrojen ve oksijen olarak ayrıştırır. Ayrılan hidrojen kompresör yardımıyla sıkıştırılarak kullanım için depolanabilir. Bu çalışmada konsantre güneş enerjisi teknolojilerinden solar parabolik çanak ile Ankara bölgesinde yeşil hidrojen üretimi modellemesi yapılıştır. Oluşturulan sistemde parabolik çanak, 4480W gücünde PEM elektrolizör, hidrojen kompresörü ve depolama için hidrojen tankı bulunmaktadır. Ripasso parabolic çanak sistemi baz alınarak elektrik üretimi ile elektrolizör çalıştırılmıştır. Sistem mahsuplaşma stratejisini benimsemiştir. Yeterli güneş radyasyonu sağlandığında sistemde üretilen toplam günlük elektrik üretimi elektrolizör çalışma gücünü sağladığında elektrolizör ve kompresör devreye girerek hidrojen üretimi başlamaktadır. Yaz aylarında sitemin kış aylarına göre daha çok elektrik ve hidrojen üretebildiği tespit edilmiştir. LCOE değeri 0.4595 $/kWh olarak bulunmuş ve uluslararası değerlerle karşılaştırılmıştır. Sistem yıllık 47950 kW/h üretime sahip olup yılda 377 kilogram hidrojen üretebilmektedir. Sistemin mahsuplaşma stratejisi izlemesi avantaj sağlamaktadır. Bu sistemler geleceğimiz için önemlidir. Gelişen teknoloji ve yatırım maliyetlerinin düşmesiyle, çevre sorunlarına iyi bir çözüm olacaktır.Doctoral Thesis Yüksek Performanslı Elektrokimyasal Hidrojen Kompresörünün Deneysel Olarak Geliştirilmesi(2023) Durmuş, Gizem Nur Bulanık; Devrim, Yılser; Çolpan, Can ÖzgürElektrokimyasal hidrojen (H2) sıkıştırma (ECHC) teknolojisi, H2'nin tek bir adımda sıkıştırılması ve saflaştırılması için umut vaat etmesi nedeniyle son zamanlarda dikkatleri üzerine çekmiştir. Şu anda, H2 üretmenin en yaygın ve en ucuz yöntemi, hidrokarbonların buharla reformasyonudur. Diğer bir deyişle, doğal gaz ve kömür H2'nin en uygun kaynaklarıdır. Bununla birlikte, bu yöntemin dezavantajı, karbon monoksit (CO) ve karbon dioksit (CO2) gibi bazı safsızlıklar yaymasıdır. Bu tez kapsamında yüksek sıcaklık elektrokimyasal H2 kompresörü (HT-ECHC) geliştirilmiştir. H2'nin saflaştırılması ve sıkıştırılması ile ilgili çalışmalarda deneysel bir yöntem kullanılmıştır. ECHC sistemlerinde karşılaşılan en büyük sorunlardan biri katalizörün CO nedeniyle zehirlenmesidir. Bu durum katalizörü kullanılamaz hale getirmekte ve katalizör maliyetleri ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle bu çalışma, CO toleransı yüksek, 140-180 °C arasında çalışan ve düşük güç tüketen bir HT-ECHC geliştirmeyi amaçlamıştır. Bu çalışmada, farklı molar oranlarda H2, CO2 ve CO içeren reformat gazlar kullanılarak PBI membran bazlı HT-ECHC'nin H2 saflaştırma ve sıkıştırma performansı incelenmiştir. Performans testlerinde sıcaklığın HT-ECHC performansı üzerindeki etkisinin en kritik faktörlerden biri olduğu vurgulanmıştır. HT-ECHC'nin performansının CO'nun molar oranının artmasıyla düştüğü gözlenmiştir. Gaz kromatografisi (GC) sonuçları, 160 °C'de >%99,99 H2 saflığının elde edildiğini göstermiştir. Sonuçlara göre H2, 1.5V sabit voltaj ile atmosferik basınçtan 60 bara başarıyla sıkıştırılmıştır.Master Thesis Şebekeye Bağlı Photovoltaıc Sistem ile Çalışan Yeşil Hidrojen Dolum İstasyonu Tasarımı(2025) Atabay, Reyhan; Devrim, YılserGelişen ve büyüyen sanayi, artan dünya nüfusu ve artan enerji ihtiyaçları, alternatif enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu kılmaktadır. Artan dünya nüfusunun enerji ihtiyacı dikkate alındığında geçmişte kullanılan ve günümüzde de kullanılmaya devam eden fosil kaynaklar dünyaya zarar vermektedir. Fosil kaynakların kullanımı sonucu açığa çıkan zararlı gazlar dünya atmosferini kirletmekte, fosil kaynakların ulaşım araçlarında kullanılması ise sera gazı etkisini arttırmaktadır. Bu kirlilik, hem yeryüzündeki canlıların sağlığını tehdit etmekte olup yaşam kalitemizi düşürmektedir. Bu ve bunun gibi birçok zararlı etkileri olan fosil kaynaklar yerine temiz enerji kaynakları kullanılmalıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları çevreye zarar vermediği gibi doğru kullanıldığında sürdürülebilir bir enerji kaynağına da dönüşebilmektedir. Güneş, rüzgâr, hidroelektrik, biyokütle ve hidrojen gibi yenilenebilir enerji kaynakları temiz bir gelecek için önemlidir. Bu çalışmada güneş enerjisi temelli yeşil hidrojen kullanan yakıt ikmal istasyonları Türkiye'de yedi farklı bölge için tasarlanarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Tasarlanan sistemde anyon değişim membran su elektrolizörü (ADME) ile güneş enerjisinden sağlanan elektrik kullanılarak sudan hidrojen üretilmekte ve üretilen hidrojen, hidrojen yakıt ikmal istasyonlarında depolanmaktadır. Yakıt ikmal istasyonları her istasyonda on adet yakıt hücreli araç ve iki adet yakıt hücreli otobüs tankı doldurulacak şekilde tasarlanmıştır. Tasarlanan yeşil hidrojen temelli sistemde her ilin güneş ışınım ve sıcaklık değerleri göz önünde bulundurularak belirlenen panel sayıları ile toplam 5 MW kurulu gücünde güneş enerji santrali, elektrolizör, kompresör, yüksek basınçlı kademeli hidrojen depolama tankları, invertör ve ön soğutma üniteleri içermektedir. Güneş enerji santrali her bölgede kurulum için seçilen ilin günlük güneş radyasyonu ve sıcaklık değerlerine göre elektrik üretim değerleri hesaplanmıştır. Hedeflenen yakıt ikmal istasyonu kapasitesine göre elektrolizörün günlük üretmesi gereken hidrojen miktarı belirlenmiş ve bu ihtiyacın karşılanması için gerekli olan elektik güneşten karşılanmadığı durumda şebekeden elektrik karşılanacaktır. Güneş enerjisinden üretilen elektrik enerji ihtiyacını aştığında, kalan elektrik şebekeyi besleyecektir. Tasarlanan sistemde kurulum yapılan farklı bölgeler için ekonomik analiz yapılmış ve Antalya, Aydın, Çanakkale, Çorum, Hakkâri, Konya ve Şanlıurfa illeri için LCOH değerleri sırasıyla 7.18 €/kg H2, 7.57 €/kg H2, 8.39 €/kg H2, 8.99 €/kg H2, 6.90 €/kg H2, 7.69 €/kg H2 ve 7.29 €/kg H2 olarak hesaplanmıştır.Master Thesis Yüksek Sıcaklıkta Elektrokimyasal Hidrojen Ayrımı için Yüksek Verimli Katalizörün Hazırlanması ve Performansının İncelenmesi(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.Master Thesis Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücresi için Yüksek Performanslı Bimetallik Katalizör Geliştirilmesi(2020) Al-tememy, Mogdam Gassy Husseın; Devrim, YılserArtan nüfus ve azalan fosil yakıtlar nedeniyle ciddi bir endişe kaynağı olan enerji ihtiyacındaki artış araştırmacıları alternatif bir kaynak olarak yenilenebilir enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücresi (PEMFC) yüksek verimliliği, hafif olması, düşük emisyon, hızlı başlatma ve kapatma gibi özellikleri nedeniyle taşınabilir ve sabit uygulamalarda dünya çapında önemli ve alternatif bir teknolojidir. Yüksek sıcaklık PEMFC (HT-PEMFC), düşük sıcaklık PEMFCde (LT-PEMFC) yaşanan karbon monoksit (CO) zehirlenmesi, nemlendirme, ısı ve su yönetimi sorunlarını azalttığı için tercih edilmektedir. Bu tezde, HT-PEMFC için sentezlenen Pt:Pd bimetalik katalizörlerinin hazırlanmasında katalizör desteği olarak çok duvarlı karbon nanotüp yüklenmiş grafen nanoplaka (MWCNT-GNP), MWCNT ve GNP kullanılmıştır. Katalizör metallerin farklı desteklere dağılımı, mikrodalga yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Katalizörlerin metallerinin morfolojisi, kimyasal yapısı ve yüzde oranı, X-ışını kırınımı (XRD), termal gravimetrik analiz (TGA), transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve indüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektroskopisi (ICP-MS) kullanılarak tanımlanmıştır. TGA analizi katalizörlerin termal kararlılığının arttığı doğrulanmıştır. TEM ile dispersiyon ve katalizörlerin düzgün ve homojen dağılımı gösterilmiştir. Katalizörlerin elektrokimyasal yüzey alanı (ECSA), döngüsel voltametri (CV) yardımı ile hesaplanmıştır. Pt:Pd/MWCNT-GNP, Pt:Pd/GNP ve Pt:Pd/MWCNT katalizörleri için ECSA sırası ile 43.8 m2/g, 53.5 m2/g ve 71.7 m2/g'dır. En düşük ECSA kaybı % 48 olarak PtPd/MWCNT-GNP katalizöründe elde edilmiştir. Sonuçlar, Pt:Pd/MWCNT-GNP'nin daha iyi birikim, homojen dağılım ve diğer katalizörlere kıyasla daha yüksek ECSA sayesinde HT-PEMFC için daha uygun bir katalizör olduğunu göstermiştir. Bimetalik katalizörlerin performansı, bu MEA'ler ile hazırlanan tek hücreli HT-PEMFC'e 160 oC'de saf H2, reformat gaz ve kuru hava beslemelerinde test edilmiştir. Sonuçlar içerisinde en iyi sonuçları Pt-Pd/MWCNT-GNP katalizörü, 0.6 V'da saf H2/hava ve reformat gaz/hava beslemeleri için sırasıyla 0.3 A/cm2 ve 0.24 A/cm2 akım yoğunlukları ile göstermişlerdir.Master Thesis Yeşil Hidrojen Temelli Hibrit Enerji Sisteminin Modellenmesi, Simülasyonu ve Tasarımı(2022) Özkök, Duygu; Devrim, YılserKüresel ısınma arttıkça ve fosil yakıt kaynakları tükendikçe yenilenebilir enerji kaynakları önem kazanmaktadır. Güneş ışığı, rüzgar, jeotermal enerjiler ve hidro enerji gibi temiz enerji kaynakları yenilenebilir enerji kaynaklarını oluşturur. Güneşin ve rüzgarın sonsuz kaynak olması yenilenebilir enerjiyi gün geçtikçe daha önemli hale getirmektedir. Ayrıca, dışa bağımlılığı azaltması da yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini daha da arttırmaktadır. Ülkemiz gerek güneş ışınımı gerekse rüzgar potansiyeli yönünden oldukça verimli bir konuma sahiptir. Bu da güneş enerjisi ve rüzgar enerjisinden elektrik üretimini daha da önemli hale getirmektedir. Ancak ,yenilenebilir enerji kaynaklarının mevcut yüksek başlangıç maliyetleri ve düşük enerji dönüşüm verimlilikleri yenilenebilir enerjinin kullanılabilirlik durumunu azaltmaktadır. Güneş enerjisinden elektrik üretiminin akşam saatlerinde yapılmaması da kesintilere yol açmaktadır. Bu yüzden birbirini tamamlayıcı sistemler olarak güneş ve rüzgar enerji sistemleri entegrasyonu kullanılmaktadır. İki ya da daha fazla yenilenebilir enerji kaynağının bir arada kullanılmasına hibrit sistemleri denir. Tek bir yenilenebilir enerji kaynağının kullanılmasından ziyade hibrit sisteminin kullanımı hem maliyet açısından daha avantajlı hem de verimlilik açısından daha avantajlıdır. Tek sistem olarak kurulu kaynaklardan oluşabilecek kesintili elektrik sorunu, güneş-rüzgar enerjisi entegrasyonunda kurulan sistem çözebilir. Güneşin gündüz saatlerinde elektrik üretmesi ve rüzgarın akşam saatlerinde elektrik üretmesi birbirini tamamlayıcı özellik sağlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarında karşılaşabilinecek diğer bir sorun ise depolamadır. Bilindiği gibi güneş enerjisinde kullanılan bataryalar mevsimsel depolama yapmamaktadır. Bu da fazla üretilen elektriğin kullanılamayacağını gösterir. Bu yüzden alternatif enerji kaynağı olarak hidrojen enerjisi devreye girer. Enerjinin hidrojen şeklinde depolanması hem günlük hem de mevsimsel depolama için çözüm oluşturur. Elektrölizör yardımıyla su molekülleri hidrojen (H2) ve oksijene (O2) ayrıştırılır ve yüksek basınçlı tanklarda H2 ve O2 olarak depolanır. Yakıt hücreleri de bu sistemde hidrojenin oluşturduğu kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir kaynaktır. Güneş-rüzgar sistemine entegre edilen yakıt hücreleri de enerji dönüşümünü yükseltmek açısından alternatif bir çözümdür. Yakıt hücresi türleri içinde proton değişim membranlı yakıt hücresi (PEMYH) sessiz çalışma ve daha düşük korozyon, yüksek güç yoğunluğu, düşük yerel emisyonlar, düşük çalışma sıcaklıkları gibi özelliklerinden dolayı en çekici olanıdır. Bu nedenle fotovoltaik paneller ve rüzgar türbinleri bulunan hibrit sistemler için PEMYH ile çalıştırılabilirler. Yenilenebilir enerji kaynaklarının çalışmalarındaki en önemli süreci simülasyon adımları oluşturmaktadır. Bu tez çalışması, Ankara Atılım Üniversitesinin 25 kW'lık elektrik ihtiyacını şebekeye bağlı olmadan, hibrit sistemlerden karşılamak için yapılmıştır. Sistem depolama sorunun çözmek için hidrojen enerjisi ve buna bağlı olarak yakıt hücresi tasarlanmıştır. Günde 5 saat çalışacak PEMYH tasarımı MATLAB program aracılığıyla tasarlanmış ve TRNSYS programına entegre edilmiştir. Sistem simülasyonu TRNSYS programı kullanılarak yapılmıştır. Elektrölizörün çalışması için sabit sayıda seçilen rüzgar türbinlerine göre optimum panel sayısı belirlenmiştir. Son olarak Seviyelendirilmiş maliyet hesaplamaları hesaplanarak ve optimum sistem belirlenmiştir.Master Thesis Destekleniş Metal Katalizör ile Sodyum Borohidrit Nabh4) Hidrolizinden Hidrojen Üretiminin İncelenmesi(2021) Al-msrhad, Tuqa Majeed Hameed; Tuqa Majeed Hameed Al -Msrhad; Devrim, YılserSon yıllarda fosil yakıt kaynaklarının azalması ve çevre kirliliğinin artması alternatif enerji kaynaklarına olan ilgiyi artırmıştır. Alternatif enerji kaynakları arasında Hidrojen (H2) enerjisi, yüksek enerji yoğunluğu nedeniyle büyük önem taşımaktadır. H2 enerji kullanımındaki en önemli sorun temiz ve kolay üretim ve depolamadır. H2 üretim yöntemleri incelendiğinde, Sodyum bor hidrür (NaBH4) temelli H2 üretimi, güvenilir, verimli ve proton değişimli membran yakıt pillerine (PEMFC) kolayca entegre edilebilmesi nedeniyle büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, PEMFC uygulaması için NaBH4'ten H2 üretimi için çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve çok duvarlı karbon nanotüp-grafen nano tabaka (MWCNT-GNP) destekli Palladyum-Rutenyum (Pd: Ru) bimetalik katalizörler geliştirilmiştir. Bu katalizörler mikrodalga sentez yöntemi ile hazırlanmıştır. Hazırlanan katalizörler Termogravimetrik Analizi (TGA), X-ışını kırınımı (XRD), transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve döngüsel voltametri (CV) analizleri ile karakterize edilmişlerdir. PdRu/MWCNT ve PdRu/MWCNT-GNP katalizörlerinin elektrokimyasal yüzey alanı (ECSA) sırasıyla 12.36 m2/g ve 20.74 m2/g olarak belirlenmiştir. Analizler sonucunda PdRu/MWCNT katalizörünün % 34 olarak düşük bir ECSA kaybı gösterdiği saptanmıştır. Sentezlenen katalizörler, NaBH4'ün kimyasal hidrolizinden H2 üretimini araştırmak için farklı koşullarda test edilmiştir. PdRu/MWCNT ve PdRu/MWCNT-GNP katalizörleri için yapılan kinetik çalışmalar sonucunda aktivasyon enerjileri sırasıyla 18.90 kJ/mol ve 22.33 kJ/mol olarak bulunmuştur. PdRu/MWCNT-GNP katalizörü ile yapılan yeniden kullanılabilirlik deneyleri, GDL destekli katalizörlerin verimliliğini toz katalizörden daha iyi koruduğunu göstermiştir. 65 oC'de gerçekleştirilen PEMFC testleri sonucunda katı NaBH4 temelli H2 üretim sisteminin ve saf H2'nin benzer performansa sahip olduğunu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, PdRu/MWCNT-GNP bimetalik katalizörün, PEMFC uygulaması için NaBH4'ten H2 üretmek için uygun bir katalizör olduğunu göstermektedir.Master Thesis Polibenzimidazole Temelli Yüksek Sıcaklık Pem Yakıt Hücresinin Performansına Bor Nitrit İlavesinin Etkisi(2021) Hussın, Dedar Emad; Devrim, YılserSon yıllarda nüfus artışıyla birlikte, teknolojilerin büyümesiyle enerji talebi de art-mıştır. Proton değişim membranlı yakıt pilleri (PEMFC), yüksek verimliliği, düşük kirliliği, yüksek güç yoğunluğu ve sessiz çalışması nedeniyle son yıllarda tercih edilen yenilenebilir enerji teknolojisi olarak kabul edilmiştir. PEMFC'lerin ticarileştirilmesi ve günümüzde sıklıkla kullanılan doğal gaz ve metan gibi kısa süreçlerden üretilen ıslah edilmiş gazların kullanımı için PEMFC'nin yüksek CO toleranslarına sahip olmalıdır. Yüksek sıcaklık proton değişim membranlı yakıt pili (HT-PEMFC), kolay su yönetimi ve 100 ℃ çalışma sıcaklığının üzerinde karbon monoksit (CO) toleransı sağlar. Bu tezde, HT-PEMFC uygulaması için yeni Polibenzimidazol/Bor Nitrür (PBI/BN) kompozit membranlar tasarlanmıştır. Yüksek termal kararlılık, düşük elektriksel iletkenlik ve yüksek plastikleştirici özelliği nedeniyle BN tercih edilmiştir. BN katkısı ağırlıkça 2.5, 5, 7.5 ve 10 % olarak kullanılmıştır. Kompozit membranlar, termogravi-metrik analiz (TGA), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve mekanik analizler, asit doping, asit sıyırılması, proton iletkenlik ölçümleri ile karakterize edildi. Termal grav-imetrik analiz, PBI/BN kompozit membranların HT-PEMFC uygulaması için termal kararlılığını doğrulamıştır. Asit sıyırılması testi sonuçları, daha fazla inorganik BN parçacığı eklenmesinin membrandan asit kaybını önemli ölçüde azalttığını göstermiştir. Proton iletkenlik ölçümleri, polimer matrisine BN eklenmesinin proton iletkenliğini artırdığını göstermiştir. En yüksek proton iletkenlik değeri 180oC'de 0,260 S/cm olarak PBI/BN-2.5 membranda elde edilmiştir. PBI/BN-2.5 kompozit membranının HT-PEMFC performans testi, PBI membran ile karşılaştırılarak incelenmiştir. Test sonuçlarına göre 165 oC'de PBI-BN-2.5 membran, 0.6 V ve 132 mW/cm2 maksimum güç yoğunluğunda 136 mA/cm2 akım yoğunluğu ile PBI membrandan daha yüksek performansa sahiptir. Bu MEA'nın yüksek perfor-mansı, PBI-BN-2.5 membranının yüksek proton iletkenliğine ve gelişmiş özelliklerine bağlanabilir. Tez çalışmasında elde edilen sonuçlar PBI/BN kompozit membranların HT-PEMFC'lerde kullanılabilirliğini göstermiştir. Gelecekteki geliştirme çalışmaları ile PBI/BN membranlar ticari yakıt hücrelerinde de kullanılabilir.Doctoral Thesis Pem Yakıt Pili Hibrit Malzemesi Üzerinde Desteklenen Platin İçerli Elektrokatalizörlerin Geliştirilmesi(2023) Aljanabı, Ahmed; Devrim, Yılser; Yaman, Şeniz ÖzalpDünyada artan enerji talebi, alternatif enerji teknolojilerine olan ihtiyacı artırmıştır. Önemli bir alternatif enerji kaynağı olan hidrojeni kullanan yakıt pilleri son yıllarda büyük ilgi görmektedir. Yakıt pili türleri arasında proton değişim membranlı yakıt pilleri (PEMFC), modüler yapıları, yüksek verimleri ve düşük çalışma sıcaklıkları nedeniyle en ilgi çekici yakıt pili türüdür. Özellikle komponent geliştirme çalışmaları PEMFC'lerin performansını artırmaya yönelik olarak dikkat çekmektedir. Bu tez çalışmasında, çok duvarlı karbon nanotüp-grafen MWCNT destekli Pt katalizörleri, PEMFC performansını araştırma yöntemini incelemek için mikrodalga destekli yaklaşım kullanılarak sentezlenmiştir. Başlangıç maddesi olarak [(NH4)2[Pt2(HPO4)4(H2O)2] (Ptcomplex-1) ve [(NH4)2[Pt2(SO4)4(H2O)2] (Ptcomplex-2) kullanılarak PEMFC uygulaması için MWCNT destekli platin katalizörler hazırlanmıştır. Katalizörlerin mikro yapısını ve morfolojisini incelemek için TGA, XRD, HR-TEM ve XPS analizleri uygulanmıştır. Hazırlanan katalizörlerden Ptcomplex-1/MWCNT-3 ve Ptcomplex-2/MWCNT-3 60-80 °C aralığında H2/hava ile PEMFC içinde test edilmiştir. Ptcomplex-1/MWCNT-3 katalizörü kullanılarak hazırlanan bir membran elektrot atacı (MEA) için 60, 65, 70 ve 80 ⁰C'de elde edile maksimum güç yoğunluğu değerleri sırasıyla 0.36, 0.39, 0.41 ve 0.26 W/cm2 ve Ptcomplex-2/MWCNT-3 katalizörü için ise 0.38, 0.423, 0.44 ve 0.28 W/cm2 olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Ptcomplex/MWCNT katalizörlerinin Pt/C katalizörüne göre daha iyi PEMFC performansı gösterdiği belirlenmiştir. Hazırlanan katalizörlerle gelecekte yapılacak MEA optimizasyon çalışmaları ile katalizörlerin performansları daha da iyileştirilebilir.Master Thesis Güneş Esaslı Hibrit Güç Sistemlerinin Tasarımı ve Optimizasyonu(2020) Ceylan, Ceren; Ceylan, Ceren; Devrim, Yılser; Ceylan, Ceren; Devrim, Yılser; Devrim, Yılser; Energy Systems Engineering; Energy Systems EngineeringGelişen teknoloji ve artan Dünya nüfusuyla birlikte enerji talebi de artmaktadır. Fosil yakıtların günden güne tükenmesi nedeniyle, temiz enerji üretmek için yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanılmaya başlanmıştır. En çok tercih edilen yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisi bulutlu günlerde ve gecelerde kullanılamaz. Ayrıca güneş enerjisinin en büyük dezavantajı depolanma sorunun olmasıdır. Bu şartlarda enerji ihtiyacını karşılamak ve sürekliliği sağlamak için yakıt pilleri kullanılır. Kısa başlangıç sürelerinin olması ve yüksek verimlilikleri nedeniyle yakıt pilleri popüler hale geldi. Evrende en çok bulunan element olan Hidrojen (H2), yakıt pillerinde yakıt olarak kullanılır. H2 enerji kaynağı değildir ancak çok iyi bir enerji taşıyıcısıdır. Yakıt olarak kullanıldığında su ya da su buharı ortaya çıkar. Enerji üretimi sırasında, çevreyi kirleten ve sera etkisini arttıran kimyasallar ve zararlı gazlar yoktur ve bu da çevre dostu olduğunu kanıtlar. Bu tez çalışmasında, Şanlıurfa'da bulunan bir seranın enerji ihtiyacını karşılamak için günde 5 saat çalıştırılacak olan 2.4 kW Proton Değişim Membran Yakıt Pili (PEMFC) tasarlanmıştır. PEMFC'nin gereksinimi olan H2'yi üretmek için elektrolizör dizayn edilmiş ve elektrolizörün çalışması için gerekli olan elektrik 80 adet fotovoltaik (PV) modülden sağlanmıştır. Sistemde üretilen H2 PEMFC'de kullanılmak üzere tanklarda depolanır. Tasarlanan sistemde bir yılın sonunda toplam 430 kg H2 depolanmıştır. Bunun yanı sıra PEMFC çalışırken ısı ortaya çıkar ve bir günlük çalışmada yaklaşık olarak 20 kW ısı üretilmektedir. Bu ısı PEMFC'nin güvenliği ve yüksek verimliliğin sağlanması için uzaklaştırılmalıdır. Tasarlanan sistemde PEMFC tarafından üretilen ısı bir ısı değiştiricisi yardımıyla uzaklaştırılmaktadır. Bu işlemde ısı uzaklaştırılması ile ısınan PEMFC soğutma suyunun sıcaklığı 34 oC'ye kadar düşerken, seranın ısınması için kullanılacak suyun ısısını 61 oC'ye kadar çıkarılmıştır. Yatırım, işletme ve bakım maliyetinin, hibrit enerji sisteminin çalışma süresince ürettiği enerji miktarına oranı seviyelendirilmiş enerji maliyetini verir. Bu sisteminin seviyelendirilmiş enerji maliyeti 1.77 $/kWh olarak hesaplanmıştır.