Araştırma Makalesi

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

Cilt: 16 Sayı: 2 30 Haziran 2025
PDF İndir
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

Kaynakça

  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

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler , Makine Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

30 Haziran 2025

Yayımlanma Tarihi

30 Haziran 2025

Gönderilme Tarihi

8 Nisan 2025

Kabul Tarihi

17 Mayıs 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 16 Sayı: 2

Kaynak Göster

IEEE
[1]G. A. Kılıç, “Hidrojen yakıt hücreli enerji sistemlerinde kullanılan ara soğutucu manifold giriş yapısının ısıl ve akış davranışına etkisinin sayısal incelemesi”, DÜMF MD, c. 16, sy 2, ss. 431–443, Haz. 2025, doi: 10.24012/dumf.1672063.
DUJE tarafından yayınlanan tüm makaleler, Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır. Bu, orijinal eser ve kaynağın uygun şekilde belirtilmesi koşuluyla, herkesin eseri kopyalamasına, yeniden dağıtmasına, yeniden düzenlemesine, iletmesine ve uyarlamasına izin verir. 24456