Research Article

Hidrojen yakıt hücreli enerji sistemlerinde kullanılan ara soğutucu manifold giriş yapısının ısıl ve akış davranışına etkisinin sayısal incelemesi

Volume: 16 Number: 2 June 30, 2025
EN TR

Hidrojen yakıt hücreli enerji sistemlerinde kullanılan ara soğutucu manifold giriş yapısının ısıl ve akış davranışına etkisinin sayısal incelemesi

Öz

Küresel ölçekte net sıfır emisyon hedefleri, taşımacılık sektörünü alternatif enerji sistemlerine yönlendirmektedir. Hidrojen yakıt hücreli araçlar, özellikle ağır vasıta taşımacılığında düşük karbonlu bir çözüm olarak öne çıkmaktadır. Bu sistemlerin sürdürülebilir ve verimli çalışması için etkin termal enerji yönetimi kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, hidrojen yakıt hücreli taşıtlara yönelik geliştirilen bir ara soğutucunun enerji verimliliği incelenmiştir. Çalışmada tek kademeli giriş yapısına sahip birinci model ve çift kademeli giriş yapısına sahip ikinci model olmak üzere iki farklı tasarım ele alınmıştır. Her iki model için beş farklı hava giriş hızında termal enerji ve akış davranışları hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) yöntemiyle analiz edilmiştir. Sayısal sonuçlar, model 2’nin model 1’e kıyasla önemli avantajlar sunduğunu göstermiştir. Özellikle 5 m/s giriş hızında, ısı transfer performansının akış direncine oranı (j/f ) değerinde %22,50 artış elde edilmiştir. Aynı zamanda basınç kaybında %10,30 azalma sağlanmıştır. Ayrıca, model 2 çıkış sıcaklık dağılımlarında daha homojen bir yapı sergilemiş ve cidar bölgelerinde sıcaklık düşüşü daha belirgin şekilde gözlemlenmiştir. Bu bulgular, enerji sistemlerinde ara soğutucu tasarımında giriş geometrisinin enerji verimliliği açısından belirleyici bir parametre olduğunu göstermektedir

Anahtar Kelimeler

References

  1. [1] Akyuz, E., Tezer, T. (2025). Techno-economic feasibility and regression analysis of green hydrogen production from solar and wind energy in Türkiye. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 142, 27 June 2025, pp. 1184-1195, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.02.151
  2. [2] Y. Xiong, F. Wang, D. Zhao, X. Sun, F. Ren, M. Zhao, J. Hao, Y. Wu, S. Zhang, “Cradle-to-gate GHG emissions and decarbonization potentials of minivan-equipped hydrogen fuel cell system, ”Resources, Conservation and Recycling, vol. 212, no. 107877, Jan. 2025 https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2024.107877.
  3. [3] T. M. Navinkumar, C. Bharatiraja, “Sustainable hydrogen energy fuel cell electric vehicles: A critical review of system components and innovative development recommendations,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 215, no. 115601, June 2025. https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.115601.
  4. [4] M. Genovese, D. Blekhman, M. Dray, P. Fragiacomo, “Improving chiller performance and energy efficiency in hydrogen station operation by tuning the auxiliary cooling” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 47, no. 4, pp. 2532-2546, Jan. 2022. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.156
  5. [5] Y. Zhou, J. Kang, B. Chen, W. Zheng, C. Zhang, P. Ming, F. Pan, J. Wang, B. Li, “Formation mechanism and morphology control of cracks in PEMFC catalyst layer during fabrication process: A review,” Advances in Colloid and Interface Science, vol. 340, no. 103468, June 2025. https://doi.org/10.1016/j.cis.2025.103468
  6. [6] P. K. Thiyagarajan, N. K. Gokuldas, G. Srinavasa, A. K. Rajendran, K. S. Saravanakumar, M. Vasudevan, M. Kannan, C. Durga Prasad, A. A. Aden, “Investigating the Combinations of Operating Parameters of PEMFC Computational Results Using the Taguchi Method,” International Journal of Thermofluids, vol. 27, no. 101162, May 2025. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2025.101162
  7. [7] W. Li, Y. Wang, P. Zhou, F. He, S. Gao, C. Li, “Simulation analysis of BOP thermal management system for hydrogen fuel cell bus,” Process Safety and Environmental Protection, vol. 190, no. part B pp. 264-275, Oct. 2024. https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.08.046
  8. [8] C. Yu, W. Zhang, X. Xue, J. Lou, G. Lao, “Analysis of water-cooled thermal characteristics,” Energies, vol. 14 (24), no. 8332, Dec. 2021. https://doi.org/10.3390/en14248332

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Numerical Methods in Mechanical Engineering , Mechanical Engineering (Other)

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

June 30, 2025

Publication Date

June 30, 2025

Submission Date

April 8, 2025

Acceptance Date

May 17, 2025

Published in Issue

Year 2025 Volume: 16 Number: 2

IEEE
[1]G. A. Kılıç, “Hidrojen yakıt hücreli enerji sistemlerinde kullanılan ara soğutucu manifold giriş yapısının ısıl ve akış davranışına etkisinin sayısal incelemesi”, DUJE, vol. 16, no. 2, pp. 431–443, June 2025, doi: 10.24012/dumf.1672063.