Gaz Difüzyon Tabalarında Termal İletkenlik Katsayısı Tayini ve Proton Değişim Membran Yakıt Pilinin İzotermal Olmayan Modelinin Geliştirilmesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Anıl Can Türkmen

Danışman: Cenk Çelik

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez kapsamında, öncelikle genel anlamda yakıt pilleri, kullanım alanlarından bahsedilmiş, yakıt pili içerisinde olan fiziksel ve kimyasal olaylarla ilgili detaylar ile bu detayların çözülmesinde farklı yaklaşımlardan bahsedilmiştir. Çalışmanın esas kapsamını oluşturan bölüm olan PEM tipi bir yakıt pilinin modellenmesi, literatür de bulunan deneysel bir çalışmanın verileri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Modelleme işlemi gerçekleştirilirken, yakıt pilinde kullanılan herbir eleman ve gerçekleşen herbir olay için mümkün olduğunca deneysel verilerden elde edilen fonksiyonlar kullanılmıştır. Bu bağlamda, literatür de daha önce verilmemiş olan, gaz difüzyon tabakalarının sıcaklığa bağlı ısı transfer katsayıları deneysel yöntemle tayin edilmiş ve modelde kullanılmıştır. Modelleme çalışması Comsol Multiphysics ticari yazılımı ile yapılmış olup, tek kanallı, izotermal olmayan, yatışkın halde, üç boyutlu bir yakıt pilini içermektedir. Geliştirilen model referans alınan deneysel çalışma ile karşılaştırılmış ve doğrulanmıştır. Buna istinaden, yakıt pili işletme parametreleri, geometrik parametreler ve malzeme özelliklerinden oluşan bir dizi parametre seçilmiştir. Seçilen her bir parametreye, deneysel çalışma da kullanılan değerler ile beraber biri bu değerlerin altında, biri üstünde olmak üzere üç farklı değer atanmıştır. Sunulan model, her bir parametre değeri için çözdürülmüş ve yakıt pili performans grafikleri oluşturulmuştur. Bu performans grafikleri ve beraberinde verilen hücre sıcaklığı, membran üzerindeki akım yoğunluğu, kanal içindeki hidrojenin, oksijenin ve katot tarafındaki suyun kütlece oranlarını gösteren sonuçlar ile birlikte yorumlanarak, hangi parametrenin yakıt pili performansını nasıl etkilediği saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: GDT Isı Transfer Katsayısı, Parametrik Analiz, PEM Yakıt Pili Modelleme.