Research Article

PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI

Volume: 7 Number: 1 January 31, 2018
  • Ömer Genç
  • Mehmet Ali Kallioğlu
EN TR

PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI

Öz

   Bu çalışmada Proton Elektrolit Membranlı (PEM) elektrolizör hücresinde meydana gelen fiziksel ve elektrokimyasal olaylar ve hücre voltajı, akım yoğunluğu gibi çalışma parametrelerinin hücre performansına etkileri sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Elektroliz hücresinde akış, kütle transferi, şarj korunumu ve elektrokimyasal olayları karakterize eden denklemler COMSOL Multiphysics ticari yazılımı ile çözülmüştür. Deney düzeneğinde 50 cm2 aktif alana sahip membran elektrot grubu (MEG) kullanılırken, anotta gözenekli titanyum, katotta gaz difüzyon tabakası olarak karbon kâğıt kullanılmıştır. Ölçülen deneysel sonuçlar hesaplanan sayısal sonuçlarla karşılaştırılmış, özellikle yüksek akım yoğunluklarında sayısal modelin hücre davranışını tahmininde öngörülen hata ile doğru sonuç verdiği görülmüştür. Bu durumun modelde yapılan eş sıcaklık kabulünden kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Sayısal sonuçlar kanal boyunca oksijen ve hidrojen konsantrasyonlarının arttığını göstermiştir. Hidrojen üretimi 1,48 V’da başlarken akım yoğunluğu arttıkça hidrojen üretiminin de arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca voltaj verimi sayısal çözümde 0,809 iken deneyselde 0,871 olarak tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

References

  1. [1] KONOPKA, A., GREGORY D., “Hydrogen Production by Electrolysis: Present and Future”, 10th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, 1184-1193. New York, USA, 1975.
  2. [2] TSUTOMU, O., YOSHINORI, S., “Optimum Hydrogen Generation Capacity and Current Density of the PEM-type Water Electrolyser Operated Only During the off-peak Period of Electricity Demand”, Journal of Power Sources, 129, 229–237, 2004.
  3. [3] SLADE, S., CAMPBELL, S., RALPH, T., WALSH, F., “Ionic Conductivity of an Extruded Nafion 1100 EW Series of Membranes”, Journal of Electrochemical Society, 149, A1556-A1564, 2002.
  4. [4] SELAMET, O.F., PASAOGULLARI, U., SPERNJAK, D., HUSSEY, D.S.D., JACOBSON, L., MAT, M.D., “Two-phase Flow in a Proton Exchange Membrane Electrolyzer Visualized in Situ by Simultaneous Neutron Radiography and Optical Imaging”, International Journal of Hydrogen Energy, 38, 5823-5835, 2013.
  5. [5] SELAMET, O.F., ACAR, C.M., MAT, M.D., KAPLAN, Y., “Effects of Operating Parameters on the Performance of a High-Pressure Proton Exchange Membrane Electrolyzer”, International Journal of Energy Research, 37, 457-467, 2013.
  6. [6] SELAMET, O.F., BECERİKLİ, F., MAT, M.D., KAPLAN, Y., “Development and Testing of a Highly Efficient Proton Exchange Membrane (PEM) Electrolyzer Stack”, International Journal of Hydrogen Energy, 36, 11480-11487, 2011.
  7. [7] LAOUN, B., BELHAMEL, M., NACEUR, W., SERIR, L., “Electrochemical Aided Model to Study Solid Polymer Electrolyte Electrolysis”, Revue des Energies Renouvelables, 11, 267-276, 2008.
  8. [8] NI, M., LEUNG, M.K.H., LEUNG, D.Y.C., “Electrochemistry Modeling of Proton Exchange Membrane (PEM) Water Electrolysis for Hydrogen Production”, World Hydrogen Energy Conference, Paris, France, 13-16 June, 2006.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

January 31, 2018

Submission Date

April 19, 2017

Acceptance Date

July 14, 2017

Published in Issue

Year 2018 Volume: 7 Number: 1

APA
Genç, Ö., & Kallioğlu, M. A. (2018). PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(1), 370-380. https://doi.org/10.28948/ngumuh.387154
AMA
1.Genç Ö, Kallioğlu MA. PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI. NOHU J. Eng. Sci. 2018;7(1):370-380. doi:10.28948/ngumuh.387154
Chicago
Genç, Ömer, and Mehmet Ali Kallioğlu. 2018. “PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 7 (1): 370-80. https://doi.org/10.28948/ngumuh.387154.
EndNote
Genç Ö, Kallioğlu MA (January 1, 2018) PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 7 1 370–380.
IEEE
[1]Ö. Genç and M. A. Kallioğlu, “PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI”, NOHU J. Eng. Sci., vol. 7, no. 1, pp. 370–380, Jan. 2018, doi: 10.28948/ngumuh.387154.
ISNAD
Genç, Ömer - Kallioğlu, Mehmet Ali. “PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 7/1 (January 1, 2018): 370-380. https://doi.org/10.28948/ngumuh.387154.
JAMA
1.Genç Ö, Kallioğlu MA. PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI. NOHU J. Eng. Sci. 2018;7:370–380.
MLA
Genç, Ömer, and Mehmet Ali Kallioğlu. “PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 7, no. 1, Jan. 2018, pp. 370-8, doi:10.28948/ngumuh.387154.
Vancouver
1.Ömer Genç, Mehmet Ali Kallioğlu. PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI. NOHU J. Eng. Sci. 2018 Jan. 1;7(1):370-8. doi:10.28948/ngumuh.387154

Cited By