KANAL KESİT GEOMETRİSİ ÜÇGEN OLAN PEM YAKIT HÜCRESİNİN PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Yıl 2018, Cilt: 13 Sayı: 2, 180 - 190, 22.04.2018

Muhammet Özdoğan Aydın Durmuş

Öz

Bu çalışmada, kanal kesit geometrisi üçgen
yapıda olan tek hücreli PEM yakıt hücresi üç boyutlu olarak
modellenmiştir.  Model oluşturulurken,
hücrenin, kararlı, tek fazlı olduğu kabul edilmiştir. Farklı çalışma basınçları
ve farklı sıcaklıklar için hücre performansı incelenmiştir. Sıcaklığın ve
çalışma basıncının hücre performansına etkisini incelemek amacıyla üç farklı
sıcaklık ve üç farklı çalışma basıncı için analizler yapılmıştır. Sonuç olarak
hücre potansiyelinin ve güç miktarının akım yoğunluğuna göre değişim
grafikleri,  akım yoğunluğu dağılımının
ve reaktant dağılımlarının kontur grafikleri verilmiştir. Hücre potansiyeli akım yoğunluğunun artmasıyla azalmaktadır.
Akım yoğunun artmasıyla güç miktarını önce artış göstermiş ardından azalmıştır.
Güç miktarı,  akım yoğunluğunun yaklaşık
olarak 1.6 A/cm² olduğu değerde maksimum olmaktadır. Hücrenin
verimi, hücre potansiyelinin artmasıyla artmaktadır. Kanal içindeki akım
yoğunluğunun ve hidrojen oranının dağılımları incelendiğinde, hücre çıkışına
doğru her iki büyüklüğün azaldığı görülmektedir. 

Anahtar Kelimeler

PEM Yakıt Pili, Üçgen Kanal Geometrisi, Üç Boyutlu Modelleme, Çalışma Koşulları, Kanal Kesit Geometrisi

Kaynakça

• [1] Sungur, B., Özdoğan, M., Topaloğlu, B. ve Namlı, L., (2017). Küresel Enerji Tüketimi Bağlamında Mikro Kojenerasyon Sistemlerinin Teknik ve Ekonomik Değerlendirilmesi. Mühendis ve Makina, Cilt:58, Sayı:686, ss:1-20.
• [2] Ding, Y., Bi, X., and Wilkinson, D.P., (2013). Numerical Analysis on Performance of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells. Chemical Engineering Science, Volume:100, pp:445-455.
• [3] Khazaee, I., (2015). Experimental Investigation and Numerical Comparison of The Performance of A Proton Exchange Membrane Fuel Cell at Different Channel Geometry. Heat and Mass Transfer, Volume:51, Number:8, pp:1177-1188.
• [4] Khazaee, I., Ghazikhani, M., and Mohammadiun, M., (2012). Experimental and Thermodynamic Investigation of A Triangular Channel Geometry PEM Fuel Cell at Different Operating Conditions. Scientia Iranica, Volume:19, Number:3, pp:585-593.
• [5] Wang, X.D., Lu, G., Duan, Y.Y., and Lee, D.J., (2012) Numerical Analysis on Performances of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells With Various Cathode Flow Channel Geometries. International Journal of Hydrogen Energy, Volume:37, pp:15778-15786.
• [6] Ahmed, D.H. and Sung, H.J., (2006). Effects of Channel Geometrical Configuration and Shoulder With on PEMFC Performance At High Current Density. Journal of Pawer Sources, Volume:162, pp:327-339.
• [7] Chavan, S.L. and Talange, D.B., (2017). Modeling and Performance Evaluation of PEM Fuel Cell by Controlling Its Input Parameters. Energy, Volume:138, pp:437-445.
• [8] FLUENT, (2006). Fluent User’s Guide. Fluent Incorporated, Lebanon, NH.
• [9] Wang, L., Husar, A., Zhou, T., and Liu, H, (2003). A Parametric Study of PEM Fuel Cell Performances. International Journal of Hydrogen Energy, Volume:28, pp:1263-1277.