BibTex RIS Kaynak Göster

PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ

Yıl 2011, Cilt: 26 Sayı: 3, 0 - , 20.02.2013

Öz

Yakıt pili teknolojisi, hidrojen enerjisini en ekonomik ve verimli kullanan teknolojilerden bir tanesidir.Kullandığı yakıt ve üretebildiği güç miktarı bakımından çeşitli yakıt pilleri mevcuttur. Bu yakıt pilleri içerisindeen çok polimer elektrolit membranlı yakıt pillerinin (PEMYP) gelecek vaad ettiği öngörülmektedir. Buçalışmada tek hücreli bir polimer elektrolit membranlı yakıt pili Comsol Multiphysics programı kullanılarak ikiboyutlu olarak modellenmiştir. Akışa paralel kesitte model oluşturulmuştur. Akış kanalına farklı geometrilerdeengeller konularak daha fazla yakıtı reaksiyona zorlamak hedeflenmiştir. Bu şekilde ideal performansdeğerlerine yakın akım ve güç yoğunlukları oluşturulmaya ve kayıplar en aza indirilmeye çalışılmıştır. Sınırkoşulları olarak değişik hız değerleri girilmiştir. Ayrıca çıkış sınır şartları için farklı basınç değerleri verilerekperformans etkisi araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucu görülmüştür ki; giriş hızının artması, çıkış basıncınınartması, katot tarafındaki sınır şartlarına anoda göre daha fazla oksidant beslenmesi ve kanal boyunca bulunanengellerin derinliğinin artması sonrasında yakıt hücresi performansı artmıştır.

Kaynakça

  • Gurau, V., Liu, H. And Kakac, S., Two-
  • Dimensional Model for Proton Exchange
  • Membrane Fuel Cells, AIChE Journal, 44,
  • -2422, 1998.
  • Dutta S., Shimpalee S., Vanzee W.J., Threedimensional
  • numerical simulation of straight
  • channel PEM fuel cells, J. Applied
  • Electrochemistry,(30) 135-146, 1999.
  • He, W., Yi, J.S. and Nguyen, T.V., Two-Phase
  • Flow Model of the Cathode of PEM Fuel Cells
  • Using Interdigitated Flow Fields, AIChE
  • Journal, 46, 2053-2064, 2000.
  • Um, S. and Wang, C.Y., Three-dimensional
  • analysis of transport and electrochemical
  • reactions in polymer electrolyte fuel cells,
  • Journal of Power Sources, 125, 40–51, 2004.
  • Guvelioglu, G.H. and Stenger, H.G.,
  • Computational fluid Dynamics modeling of
  • polymer electrolyte membrane fuel cells, Journal
  • of Power Sources, 147, 95–106, 2005.
  • Hermann, A., Chaudhuri, T., Spagnol, P.,
  • International Journal of Hydrogen Energy, 30,
  • , 2005.
  • Shimpalee, S., Van Zee, J.W., ‘’Numerical
  • Studies on Rib & Channel Dimension of Flow
  • Field on PEMFC Performance’’, International
  • Journal of Hydrogen Energy, 80-102, (2006).
  • Soo Kim, G., Sui, P.C., Shah, A.A., Djilali, N.,
  • Reduced-dimensional models for straight-channel
  • proton exchangemembrane fuel cells, Journal of
  • Power Sources, 195, 3240-3249, 2010.
  • Lobato, J., Canizares, P., Rodrigo, M.A., Pinar,
  • J.F., Mena, E., Ubeda, D., Three-dimensional
  • model of a 50 cm2 high temperature PEM fuel
  • cell. Study of the flow channel geometry
  • influence, International Journal of Hydrogen
  • Energy, xxx, i-ii, 2010.
  • Larminie, J., Dicks, A., Fuel Cell Systems
  • Explained, Wiley, 2003.
  • Hoogers, G., Fuel Cell Technology Handbook,
  • CRC Press, 2002.
  • Kakaç, S., Vasiliev, L., Pramuanjaroenkij, A.,
  • Mini-Mikro Fuel Cell Fundamentals and
  • Applications, Springer, 2007.
  • Barbir, F., PEM Fuel Cells:Theory and
  • Practice, Elsevier Academic Press, 2005.
  • EG&G Technical Services, Inc., Fuel Cell
  • Handbook(Seventh Edition), U.S. Department
  • of EnergyOffice of Fossil EnergyNational Energy
  • Technology Laboratory, 2004.
  • EG&G Services Parsons, Inc. Science
  • Applications International Corporation, Fuel Cell
  • Handbook (Fifth Edition), U.S. Department of
  • Energy Office of Fossil Energy National Energy
  • Technology Laboratory, 2000.
  • Ağar, E., 2010, 2-D Modeling of a Proton
  • Exchange Membrane Fuel, Yüksek Lisans Tezi,
  • O.D.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
  • Bıyıkoğlu, A., Yakıt Hücerelerinin Tarihsel
  • Gelişimi,Çalışma Prensipleri Ve Bugünkü
  • Durumu, G.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 16(3),
  • -542, 2003.
  • Barbir, F., Fuel cell basic chemistry,
  • electrochemistry and thermodynamics. In Mini-
  • Micro Fuel Cells: Fundamentals and
  • Applications, pages 13–26, 2008.
  • “Elektrik İşleri Etüd İdaresi” erişim adresi:
  • http://www.eie.com/, erişim tarihi: 26 Nisan
  • -
  • “Fuel Cell Online, Fuel Cell Information” erişim
  • adresi: http://www.fuelcells.org/, erişim tarihi: 28
  • Temmuz 2010.
  • “U.A. Department of Energy, Energy Efficiency
  • & Renewable Energy” erişim adresi:
  • http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcel
  • ls/fuelcells/fc_types.html, erişim tarihi: 26 Nisan
  • -
  • “The National Institute of Standards and
  • Technology (NIST)” erişim adresi:
  • http://physics.nist.gov/MajResFac/NIF/pemFuelC
  • ells.html erişim tarihi : 26 Nisan 2010.
  • Scientific Computing World erişim adresi:
  • http://www.scientificcomputing.
  • com/scwjanfeb03fuelcell.html erişim
  • tarihi:20 Temmuz 2010.
  • Robalinho, E., Cunha, E.F., Andrade, A.B.,
  • Bejarano, M.L.M., Linardi, M., Cekinski, E.,
  • COMSOL Modelling and Simulation of PEM
  • Fuel Cell’s Flow Channels, Excerpt from the
  • Proceedings of the COMSOL Conference,
  • Boston, U.S.A., 2007.
  • Siegel, C., Review of computational heat and
  • mass transfer modeling in polymer-electrolytemembrane
  • (PEM) fuel cells, Energy, 33,1331–
  • , 2008.
  • Mehta, V. and Cooper, J., Review and analysis of
  • pem fuel cell design and manufacturing, Journal
  • of Power Sources, 114,32–53, 2003.
  • Tsuchiya, H. and O Kobayashi, O., Mass
  • production cost of pem fuel cell by learning
  • curve, International Journal of Hydrogen
  • Energy, 29,985–990, 2004.
  • Li, X. and Sabir, I., Review of bipolar plates in
  • pem fuel cells: Flow-field designs, International
  • Journal of Hydrogen Energy, 30,359–371,
  • -
  • Hermann, A., Chaudhuri, T. and Spagnol, P.,
  • Bipolar plates for pem fuel cells: A review,
  • International Journal of Hydrogen Energy,
  • ,1297–1302, 2005.
  • Tawfik, H., Hung, Y. and Mahajan, H., Metal
  • bipolar plates for pem fuel cell—a review,
  • Journal of Power Sources, 163,775–767, 2007.
  • Wind, J., Spah, R., Kaiser, W. and Böhm, G.,
  • Metallic bipolar plates for pem fuel cells,
  • Journal of Power Sources, 105,256–260, 2002.
  • Xing, Q.X., Lum, K.W., Poh, H.J.,Wu, Y.L.,
  • Geometry optimization for proton-exchange
  • membrane fuel cells withsequential quadratic
  • programming method, Journal of Power
  • Sources, 186, 10–21, 2009.
  • Comsol Multiphysics. Proton exchange
  • membrane fuel cell. In Chemical Engineering
  • Module Model Library, Comsol, 2009.
  • Comsol Multiphysics. Chemical Engineering
  • Module User’s Guide. Comsol, 2008.
  • “General Motors Company” resmi internet sitesi
  • erişim adresi:
  • http://www.gm.com/vehicles/innovation/fuelcells/
  • erişim tarihi: 28 Temmuz 2010.
  • Sankır, M., PhD Dissertation, 2005.
  • K. Broka, P. Ekdunge, Modelling the PEM fuel
  • cell cathode, Journal of Applied
  • Electrochemistry, 27:281-289, 1997.
  • K. Dannenberg, P. Ekdunge and G. Lindbergh,
  • Mathematical model of the PEMFC, Journal of
  • Applied Electrochemistry 30:1377–1387, 2000.
Yıl 2011, Cilt: 26 Sayı: 3, 0 - , 20.02.2013

Öz

Kaynakça

  • Gurau, V., Liu, H. And Kakac, S., Two-
  • Dimensional Model for Proton Exchange
  • Membrane Fuel Cells, AIChE Journal, 44,
  • -2422, 1998.
  • Dutta S., Shimpalee S., Vanzee W.J., Threedimensional
  • numerical simulation of straight
  • channel PEM fuel cells, J. Applied
  • Electrochemistry,(30) 135-146, 1999.
  • He, W., Yi, J.S. and Nguyen, T.V., Two-Phase
  • Flow Model of the Cathode of PEM Fuel Cells
  • Using Interdigitated Flow Fields, AIChE
  • Journal, 46, 2053-2064, 2000.
  • Um, S. and Wang, C.Y., Three-dimensional
  • analysis of transport and electrochemical
  • reactions in polymer electrolyte fuel cells,
  • Journal of Power Sources, 125, 40–51, 2004.
  • Guvelioglu, G.H. and Stenger, H.G.,
  • Computational fluid Dynamics modeling of
  • polymer electrolyte membrane fuel cells, Journal
  • of Power Sources, 147, 95–106, 2005.
  • Hermann, A., Chaudhuri, T., Spagnol, P.,
  • International Journal of Hydrogen Energy, 30,
  • , 2005.
  • Shimpalee, S., Van Zee, J.W., ‘’Numerical
  • Studies on Rib & Channel Dimension of Flow
  • Field on PEMFC Performance’’, International
  • Journal of Hydrogen Energy, 80-102, (2006).
  • Soo Kim, G., Sui, P.C., Shah, A.A., Djilali, N.,
  • Reduced-dimensional models for straight-channel
  • proton exchangemembrane fuel cells, Journal of
  • Power Sources, 195, 3240-3249, 2010.
  • Lobato, J., Canizares, P., Rodrigo, M.A., Pinar,
  • J.F., Mena, E., Ubeda, D., Three-dimensional
  • model of a 50 cm2 high temperature PEM fuel
  • cell. Study of the flow channel geometry
  • influence, International Journal of Hydrogen
  • Energy, xxx, i-ii, 2010.
  • Larminie, J., Dicks, A., Fuel Cell Systems
  • Explained, Wiley, 2003.
  • Hoogers, G., Fuel Cell Technology Handbook,
  • CRC Press, 2002.
  • Kakaç, S., Vasiliev, L., Pramuanjaroenkij, A.,
  • Mini-Mikro Fuel Cell Fundamentals and
  • Applications, Springer, 2007.
  • Barbir, F., PEM Fuel Cells:Theory and
  • Practice, Elsevier Academic Press, 2005.
  • EG&G Technical Services, Inc., Fuel Cell
  • Handbook(Seventh Edition), U.S. Department
  • of EnergyOffice of Fossil EnergyNational Energy
  • Technology Laboratory, 2004.
  • EG&G Services Parsons, Inc. Science
  • Applications International Corporation, Fuel Cell
  • Handbook (Fifth Edition), U.S. Department of
  • Energy Office of Fossil Energy National Energy
  • Technology Laboratory, 2000.
  • Ağar, E., 2010, 2-D Modeling of a Proton
  • Exchange Membrane Fuel, Yüksek Lisans Tezi,
  • O.D.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
  • Bıyıkoğlu, A., Yakıt Hücerelerinin Tarihsel
  • Gelişimi,Çalışma Prensipleri Ve Bugünkü
  • Durumu, G.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 16(3),
  • -542, 2003.
  • Barbir, F., Fuel cell basic chemistry,
  • electrochemistry and thermodynamics. In Mini-
  • Micro Fuel Cells: Fundamentals and
  • Applications, pages 13–26, 2008.
  • “Elektrik İşleri Etüd İdaresi” erişim adresi:
  • http://www.eie.com/, erişim tarihi: 26 Nisan
  • -
  • “Fuel Cell Online, Fuel Cell Information” erişim
  • adresi: http://www.fuelcells.org/, erişim tarihi: 28
  • Temmuz 2010.
  • “U.A. Department of Energy, Energy Efficiency
  • & Renewable Energy” erişim adresi:
  • http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcel
  • ls/fuelcells/fc_types.html, erişim tarihi: 26 Nisan
  • -
  • “The National Institute of Standards and
  • Technology (NIST)” erişim adresi:
  • http://physics.nist.gov/MajResFac/NIF/pemFuelC
  • ells.html erişim tarihi : 26 Nisan 2010.
  • Scientific Computing World erişim adresi:
  • http://www.scientificcomputing.
  • com/scwjanfeb03fuelcell.html erişim
  • tarihi:20 Temmuz 2010.
  • Robalinho, E., Cunha, E.F., Andrade, A.B.,
  • Bejarano, M.L.M., Linardi, M., Cekinski, E.,
  • COMSOL Modelling and Simulation of PEM
  • Fuel Cell’s Flow Channels, Excerpt from the
  • Proceedings of the COMSOL Conference,
  • Boston, U.S.A., 2007.
  • Siegel, C., Review of computational heat and
  • mass transfer modeling in polymer-electrolytemembrane
  • (PEM) fuel cells, Energy, 33,1331–
  • , 2008.
  • Mehta, V. and Cooper, J., Review and analysis of
  • pem fuel cell design and manufacturing, Journal
  • of Power Sources, 114,32–53, 2003.
  • Tsuchiya, H. and O Kobayashi, O., Mass
  • production cost of pem fuel cell by learning
  • curve, International Journal of Hydrogen
  • Energy, 29,985–990, 2004.
  • Li, X. and Sabir, I., Review of bipolar plates in
  • pem fuel cells: Flow-field designs, International
  • Journal of Hydrogen Energy, 30,359–371,
  • -
  • Hermann, A., Chaudhuri, T. and Spagnol, P.,
  • Bipolar plates for pem fuel cells: A review,
  • International Journal of Hydrogen Energy,
  • ,1297–1302, 2005.
  • Tawfik, H., Hung, Y. and Mahajan, H., Metal
  • bipolar plates for pem fuel cell—a review,
  • Journal of Power Sources, 163,775–767, 2007.
  • Wind, J., Spah, R., Kaiser, W. and Böhm, G.,
  • Metallic bipolar plates for pem fuel cells,
  • Journal of Power Sources, 105,256–260, 2002.
  • Xing, Q.X., Lum, K.W., Poh, H.J.,Wu, Y.L.,
  • Geometry optimization for proton-exchange
  • membrane fuel cells withsequential quadratic
  • programming method, Journal of Power
  • Sources, 186, 10–21, 2009.
  • Comsol Multiphysics. Proton exchange
  • membrane fuel cell. In Chemical Engineering
  • Module Model Library, Comsol, 2009.
  • Comsol Multiphysics. Chemical Engineering
  • Module User’s Guide. Comsol, 2008.
  • “General Motors Company” resmi internet sitesi
  • erişim adresi:
  • http://www.gm.com/vehicles/innovation/fuelcells/
  • erişim tarihi: 28 Temmuz 2010.
  • Sankır, M., PhD Dissertation, 2005.
  • K. Broka, P. Ekdunge, Modelling the PEM fuel
  • cell cathode, Journal of Applied
  • Electrochemistry, 27:281-289, 1997.
  • K. Dannenberg, P. Ekdunge and G. Lindbergh,
  • Mathematical model of the PEMFC, Journal of
  • Applied Electrochemistry 30:1377–1387, 2000.
Toplam 137 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Ahmet Ekiz Bu kişi benim

Talha Camcı Bu kişi benim

İbrahim Türkmen Bu kişi benim

Mehmet Sankır Bu kişi benim

Sıtkı Uslu Bu kişi benim

Derek K. Baker Bu kişi benim

Ertan Ağar Bu kişi benim

Yayımlanma Tarihi 20 Şubat 2013
Gönderilme Tarihi 20 Şubat 2013
Yayımlandığı Sayı Yıl 2011 Cilt: 26 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Ekiz, A., Camcı, T., Türkmen, İ., Sankır, M., vd. (2013). PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(3).
AMA Ekiz A, Camcı T, Türkmen İ, Sankır M, Uslu S, Baker DK, Ağar E. PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ. GUMMFD. Mart 2013;26(3).
Chicago Ekiz, Ahmet, Talha Camcı, İbrahim Türkmen, Mehmet Sankır, Sıtkı Uslu, Derek K. Baker, ve Ertan Ağar. “PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 26, sy. 3 (Mart 2013).
EndNote Ekiz A, Camcı T, Türkmen İ, Sankır M, Uslu S, Baker DK, Ağar E (01 Mart 2013) PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 26 3
IEEE A. Ekiz, T. Camcı, İ. Türkmen, M. Sankır, S. Uslu, D. K. Baker, ve E. Ağar, “PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ”, GUMMFD, c. 26, sy. 3, 2013.
ISNAD Ekiz, Ahmet vd. “PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 26/3 (Mart 2013).
JAMA Ekiz A, Camcı T, Türkmen İ, Sankır M, Uslu S, Baker DK, Ağar E. PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ. GUMMFD. 2013;26.
MLA Ekiz, Ahmet vd. “PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 26, sy. 3, 2013.
Vancouver Ekiz A, Camcı T, Türkmen İ, Sankır M, Uslu S, Baker DK, Ağar E. PEM TİPİ YAKIT PİLLERİ İÇİN ÇİFT KUTUPLU AKIŞ PLAKALARININ MODELLENMESİ. GUMMFD. 2013;26(3).