PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ

Yakıt pili teknolojisi, hidrojen enerjisini en ekonomik ve verimli kullanan teknolojilerden bir tanesidir.Kullandığı yakıt ve üretebildiği güç miktarı bakımından çeşitli yakıt pilleri mevcuttur. Bu yakıt pilleri içerisindeen çok polimer elektrolit membranlı yakıt pillerinin (PEMYP) gelecek vaad ettiği öngörülmektedir. Buçalışmada tek hücreli bir polimer elektrolit membranlı yakıt pili Comsol Multiphysics programı kullanılarak ikiboyutlu olarak modellenmiştir. Akışa paralel kesitte model oluşturulmuştur. Akış kanalına farklı geometrilerdeengeller konularak daha fazla yakıtı reaksiyona zorlamak hedeflenmiştir. Bu şekilde ideal performansdeğerlerine yakın akım ve güç yoğunlukları oluşturulmaya ve kayıplar en aza indirilmeye çalışılmıştır. Sınırkoşulları olarak değişik hız değerleri girilmiştir. Ayrıca çıkış sınır şartları için farklı basınç değerleri verilerekperformans etkisi araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucu görülmüştür ki; giriş hızının artması, çıkış basıncınınartması, katot tarafındaki sınır şartlarına anoda göre daha fazla oksidant beslenmesi ve kanal boyunca bulunanengellerin derinliğinin artması sonrasında yakıt hücresi performansı artmıştır.

___

  • Gurau, V., Liu, H. And Kakac, S., Two-
  • Dimensional Model for Proton Exchange
  • Membrane Fuel Cells, AIChE Journal, 44,
  • -2422, 1998.
  • Dutta S., Shimpalee S., Vanzee W.J., Threedimensional
  • numerical simulation of straight
  • channel PEM fuel cells, J. Applied
  • Electrochemistry,(30) 135-146, 1999.
  • He, W., Yi, J.S. and Nguyen, T.V., Two-Phase
  • Flow Model of the Cathode of PEM Fuel Cells
  • Using Interdigitated Flow Fields, AIChE
  • Journal, 46, 2053-2064, 2000.
  • Um, S. and Wang, C.Y., Three-dimensional
  • analysis of transport and electrochemical
  • reactions in polymer electrolyte fuel cells,
  • Journal of Power Sources, 125, 40–51, 2004.
  • Guvelioglu, G.H. and Stenger, H.G.,
  • Computational fluid Dynamics modeling of
  • polymer electrolyte membrane fuel cells, Journal
  • of Power Sources, 147, 95–106, 2005.
  • Hermann, A., Chaudhuri, T., Spagnol, P.,
  • International Journal of Hydrogen Energy, 30,
  • , 2005.
  • Shimpalee, S., Van Zee, J.W., ‘’Numerical
  • Studies on Rib & Channel Dimension of Flow
  • Field on PEMFC Performance’’, International
  • Journal of Hydrogen Energy, 80-102, (2006).
  • Soo Kim, G., Sui, P.C., Shah, A.A., Djilali, N.,
  • Reduced-dimensional models for straight-channel
  • proton exchangemembrane fuel cells, Journal of
  • Power Sources, 195, 3240-3249, 2010.
  • Lobato, J., Canizares, P., Rodrigo, M.A., Pinar,
  • J.F., Mena, E., Ubeda, D., Three-dimensional
  • model of a 50 cm2 high temperature PEM fuel
  • cell. Study of the flow channel geometry
  • influence, International Journal of Hydrogen
  • Energy, xxx, i-ii, 2010.
  • Larminie, J., Dicks, A., Fuel Cell Systems
  • Explained, Wiley, 2003.
  • Hoogers, G., Fuel Cell Technology Handbook,
  • CRC Press, 2002.
  • Kakaç, S., Vasiliev, L., Pramuanjaroenkij, A.,
  • Mini-Mikro Fuel Cell Fundamentals and
  • Applications, Springer, 2007.
  • Barbir, F., PEM Fuel Cells:Theory and
  • Practice, Elsevier Academic Press, 2005.
  • EG&G Technical Services, Inc., Fuel Cell
  • Handbook(Seventh Edition), U.S. Department
  • of EnergyOffice of Fossil EnergyNational Energy
  • Technology Laboratory, 2004.
  • EG&G Services Parsons, Inc. Science
  • Applications International Corporation, Fuel Cell
  • Handbook (Fifth Edition), U.S. Department of
  • Energy Office of Fossil Energy National Energy
  • Technology Laboratory, 2000.
  • Ağar, E., 2010, 2-D Modeling of a Proton
  • Exchange Membrane Fuel, Yüksek Lisans Tezi,
  • O.D.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
  • Bıyıkoğlu, A., Yakıt Hücerelerinin Tarihsel
  • Gelişimi,Çalışma Prensipleri Ve Bugünkü
  • Durumu, G.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 16(3),
  • -542, 2003.
  • Barbir, F., Fuel cell basic chemistry,
  • electrochemistry and thermodynamics. In Mini-
  • Micro Fuel Cells: Fundamentals and
  • Applications, pages 13–26, 2008.
  • “Elektrik İşleri Etüd İdaresi” erişim adresi:
  • http://www.eie.com/, erişim tarihi: 26 Nisan
  • -
  • “Fuel Cell Online, Fuel Cell Information” erişim
  • adresi: http://www.fuelcells.org/, erişim tarihi: 28
  • Temmuz 2010.
  • “U.A. Department of Energy, Energy Efficiency
  • & Renewable Energy” erişim adresi:
  • http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcel
  • ls/fuelcells/fc_types.html, erişim tarihi: 26 Nisan
  • -
  • “The National Institute of Standards and
  • Technology (NIST)” erişim adresi:
  • http://physics.nist.gov/MajResFac/NIF/pemFuelC
  • ells.html erişim tarihi : 26 Nisan 2010.
  • Scientific Computing World erişim adresi:
  • http://www.scientificcomputing.
  • com/scwjanfeb03fuelcell.html erişim
  • tarihi:20 Temmuz 2010.
  • Robalinho, E., Cunha, E.F., Andrade, A.B.,
  • Bejarano, M.L.M., Linardi, M., Cekinski, E.,
  • COMSOL Modelling and Simulation of PEM
  • Fuel Cell’s Flow Channels, Excerpt from the
  • Proceedings of the COMSOL Conference,
  • Boston, U.S.A., 2007.
  • Siegel, C., Review of computational heat and
  • mass transfer modeling in polymer-electrolytemembrane
  • (PEM) fuel cells, Energy, 33,1331–
  • , 2008.
  • Mehta, V. and Cooper, J., Review and analysis of
  • pem fuel cell design and manufacturing, Journal
  • of Power Sources, 114,32–53, 2003.
  • Tsuchiya, H. and O Kobayashi, O., Mass
  • production cost of pem fuel cell by learning
  • curve, International Journal of Hydrogen
  • Energy, 29,985–990, 2004.
  • Li, X. and Sabir, I., Review of bipolar plates in
  • pem fuel cells: Flow-field designs, International
  • Journal of Hydrogen Energy, 30,359–371,
  • -
  • Hermann, A., Chaudhuri, T. and Spagnol, P.,
  • Bipolar plates for pem fuel cells: A review,
  • International Journal of Hydrogen Energy,
  • ,1297–1302, 2005.
  • Tawfik, H., Hung, Y. and Mahajan, H., Metal
  • bipolar plates for pem fuel cell—a review,
  • Journal of Power Sources, 163,775–767, 2007.
  • Wind, J., Spah, R., Kaiser, W. and Böhm, G.,
  • Metallic bipolar plates for pem fuel cells,
  • Journal of Power Sources, 105,256–260, 2002.
  • Xing, Q.X., Lum, K.W., Poh, H.J.,Wu, Y.L.,
  • Geometry optimization for proton-exchange
  • membrane fuel cells withsequential quadratic
  • programming method, Journal of Power
  • Sources, 186, 10–21, 2009.
  • Comsol Multiphysics. Proton exchange
  • membrane fuel cell. In Chemical Engineering
  • Module Model Library, Comsol, 2009.
  • Comsol Multiphysics. Chemical Engineering
  • Module User’s Guide. Comsol, 2008.
  • “General Motors Company” resmi internet sitesi
  • erişim adresi:
  • http://www.gm.com/vehicles/innovation/fuelcells/
  • erişim tarihi: 28 Temmuz 2010.
  • Sankır, M., PhD Dissertation, 2005.
  • K. Broka, P. Ekdunge, Modelling the PEM fuel
  • cell cathode, Journal of Applied
  • Electrochemistry, 27:281-289, 1997.
  • K. Dannenberg, P. Ekdunge and G. Lindbergh,
  • Mathematical model of the PEMFC, Journal of
  • Applied Electrochemistry 30:1377–1387, 2000.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ
Sayıdaki Diğer Makaleler

METRO İSTASYONUNDA FARKLI YANMA MODELLERİ KULLANARAK YANGIN SİMÜLASYONU

Salih KARAASLAN, Nureddin DİNLER, Nuri YÜCEL

YAPAY GÖRME SİSTEMLERİ İÇİN GELİŞTİRİLEN GAUSS DAĞILIMI TABANLI YENİ BİR ADAPTİF SİMÜLASYON ALGORİTMASI

Mustafa ÖZDEN, İrfan KARAGÖZ

EŞİT GENİŞLİKLİ AYRIKLAŞTIRMA YÖNTEMİNE DAYALI YENİ BİR ÖZELLİK ÇIKARTMA YAKLAŞIMI VE YAPAY SİNİR AĞI KULLANARAK EPİLEPTİK ATAK TESPİTİ

Umut ORHAN, Mahmut HEKİM, Mahmut ÖZER

POLİTETRAFLORETİLEN BİLEŞİĞİNİN BİTÜMÜN REOLOJİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Meltem ÇUBUK, Metin GÜRÜ, M. Kürşat ÇUBUK

YARI-KESİKLİ STİREN POLİMERİZASYON REAKTÖRÜNÜN GENETİK ALGORİTMA İLE BULANIK KONTROLU

Ayla ALTINTEN, Seçkin ALTINDAL, Sebahat ERDOĞAN, Hale HAPOĞLU

DÜZENSİZ BİNALARDA SİSMİK TABAN İZOLATÖRÜ UYGULAMASININ MİMARİ TASARIMA ETKİSİ

Asena SOYLUK, M. Emin TUNA

ETANOL-BENZİN VE METANOL-BENZİN KARIŞIMLARININ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORUN YANMA PARAMETRELERİNE VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Muharrem EYİDOĞAN, Mustafa ÇANAKCI, Ahmet ÖZSEZEN, Ertan ALPTEKİN, Ali TÜRKCAN, İbrahim KILIÇASLAN

AĞIR FUEL OİLİN VİSKOZİTESİNİN SICAKLIKLA VE MANGAN KATKI MADDELERİYLE İNCELENMESİ

Metin GÜRÜ, İbrahim BİLİCİ, Deniz ARSLAN

DELİK DELME YÖNTEMİYLE KALICI/KALINTI GERİLMELERİN ÖLÇÜLMESİ VE GERİNİM ÖLÇERLERİN KALİBRASYONU

Alpay ÖZER, Yusuf ÖZÇATALBAŞ

AISI304 ÇELİKLERİN TORNALANMASINDA EP KATKILI KARMA BİTKİSEL ESASLI KESME SIVILARININ PERFORMANSI

M. Hüseyin ÇETİN, Babür ÖZÇELİK