Tezlerim

Master Tez Konusu & Tubitak Projesi(106M059) “Doğrudan Metanol Yakıt Pillerinde İki Fazlı Akışın Deneysel ve Nümerik İncelenmesi

(Tezi İndirmek İçin İsmine Tıklayın)

———————————————————————————————————–

Doğrudan Metanollu Yakıt Pilinde İki Fazlı Akışın Nümerik İncelenmesi

ÇELİK, Selahattin

Niğde Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü

Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

Haziran 2009, 129 sayfa

Bu tez kapsamında doğrudan metanollu yakıt pillerinin performansına etki eden parametreler ve madde dağılımı deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Deneysel programda yüksek performanslı bir DMYP hücresi geliştirilmiş ve performansa etki eden proses parametreleri incelenmiştir. Sıcaklık ve metanol konsantrasyonun performansın belirlenmesinde en etkin parametreler olduğu bulunmuştur. Yüksek sıcaklıklarda performans reaksiyon kinetiği iyileştiği için önemli ölçüde artarken yüksek yakıt konsantrasyonlarında anottan katota metanol geçişi nedeniyle performansın düştüğü tesbit edilmiştir. Bir deney düzeneği hazırlanarak hücre boyunca metanol ve su dağılımları ölçülmüştür. Deneysel sonuçlar akım yoğunluğuna ve debiye bağlı olarak hücre çıkışına doğru yakıt konsantrasyonunun azalabileceğini göstermiştir. Diğer bir deney düzeneği ilede DMYP’de gaz çıkışı ve gaz hareketi gözlenmiş ve özellikle gaz birikmesinin yakıt akışını etkilediği tesbit edilmiştir. Tek hücrelerden elde edilen bilgilerle 5 hücreli bir DMYP stağı imal edilmiş ve literatürle karşılaştırılabilecek güç sonuçları elde edilmiştir.

Teorik programda ise iki fazlı akış esasına dayanan bir matematiksel model geliştirilmiş sayısal olarak çözülmüş ve DMYP’nin çalışma sırasında meydana gelen akışı kütle transferi ve elektrokimyasal olaylar detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sayısal sonuçlar deneysel sonuçlarla uyum içinde olduğu görülmüştür.

 

Anahtar kelimeler: Doğrudan metanollü yakıt pili, konsantrasyon ölçümleri, iki fazlı akış, matematiksel model, sayısal çözümleme

 ——————————————————————————————————————————–

——————————————————————————————————————————–

Doktora Tez Konusu “Katı Oksit Yakıt Pillerinde Elektrot/Elektrolit Ara yüzey Dinamiğinin İncelenmesi

(Tezi İndirmek İçin İsmine Tıklayın)

———————————————————————————————————–

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE ELEKTROT/ELEKTOLİT ARAYÜZEY DİNAMİĞİNİN İNCELENMESİ

(Doktora Tezi)

Selahattin ÇELİK

GAZİ ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Ağustos 2013

 ÖZET

Katı oksit yakıt pili (KOYP) çalışması sırasında hücre içinde meydana gelen homojen olmayan elektrokimyasal reaksiyonlar ve sınır koşulları hücre içerisinde sıcaklık farklılıklarının oluşmasına yol açmaktadır. Elektrolit ve elektrot malzemelerinin farklı ısıl genleşme katsayıları nedeniyle sıcaklık gradyenti durumunda gerilmeler oluşmakta ve hücre içerisinde ayrışma (delaminasyon) ve çatlaklar meydana gelmektedir. Bu çalışmada operasyon parametrelerinin sıcaklık dağılımına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır.

 

Bu çalışmada endüstriyel boyutta bir KOYP hücresinde meydana gelen sıcaklık dağılımı ve sıcaklığa bağlı performans değişimi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Hücre içinde sıcaklık gradyentine neden olan en önemli etkinin akım yoğunluğu olduğu tespit edilmiştir. Sayısal sonuçlarla deneysel sonuçların uyum içinde olduğu anlaşılmıştır.

 

Yapılan deneyler hücre performansının çalışma sıcaklığına bağlı olarak zamanla düştüğünü göstermiştir. Hücre içinde performans düşüşünün temellerini araştırmak için elektrolit/anot ara yüzeyi, yeterince üçlü faz bölgesi ve gözenek içeren 5×5 mikrometre boyutlarındaki bir hücre kesintinde meydana gelen ısı transferi, elektrokimyasal reaksiyonlar ve gerilmeler sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal analizde kullanılan mikro geometri gerçek elektrot geometrisini temsil eden yapı Dream 3D programı ile üretilmiştir.

 

Enerji ve şarj korunum denklemleri gerilme ve elektrokimyasal reaksiyonları temsil eden denklemler COMSOL Akışkanlar Mekaniği yazılımı ile çözülmüştür. 2 boyutlu sayısal model deneysel verilerle yeterince örtüşmediği için sayısal çalışma 3 boyutlu gerçekleştirilmiştir. Sayısal sonuçlar elektrolit/anot arayüzeyinde ve üçlü faz sınırlarında ısıl genleşme farkından dolayı gerilmeler oluştuğu ve sıcaklık arttıkça gerilmelerinde arttığını ve kopma riski oluşturduğunu göstermiştir. Gerilmelerin elektrot yapısı içinde elektrolit malzemesinin ve gözeneklilik miktarının arttırılması ile azaltılabileceği tespit edilmiştir.


 

 

Bilim Kodu                : 914.1.038

Anahtar Kelimeler   : Katı oksit yakıt pili, sıcaklık dağılımı, sayısal ve

matematiksel analiz, mikro yapı modelleme, ayrışma, termo akış, termo mekanik

Sayfa Adedi              : 127

———————————————————————————————————–

Yorumlar kapatıldı.