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
Kaynakça
- [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] 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] 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] 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] 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] 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] 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] 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.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Makine Mühendisliği
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Ömer Genç
Bu kişi benim
0000-0002-0313-4085
Mehmet Ali Kallioğlu
Bu kişi benim
0000-0002-0313-4085
Yayımlanma Tarihi
31 Ocak 2018
Gönderilme Tarihi
19 Nisan 2017
Kabul Tarihi
14 Temmuz 2017
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2018 Cilt: 7 Sayı: 1
Cited By
Hydrogen Production and Storage Methods
International Journal of Advanced Natural Sciences and Engineering Researches
https://doi.org/10.59287/ijanser.647PEM Elektrolizörlerde Nem Yönetimi: Gaz Difüzyon Katmanı Tasarım Optimizasyonlarının Flooding Üzerindeki Etkileri
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
https://doi.org/10.47495/okufbed.1671888