PEM YAKIT PİLİNİN SİMULİNK MODELİ ve ANALİZİ

Öz

PEM (Proton Değiştirici Membran) yakıt pilleri; düşük çalışma sıcaklıkları, yüksek güç yoğunlukları ve yüksek enerji dönüşüm verimlerinden dolayı otomobiller ve sabit uygulamalar için potansiyel bir güç kaynağı olarak oldukça dikkat çekmektedir. PEM yakıt pilinin verimliliğinin arttırılması ve iyileştirilmesi adına matematiksel modelleri oluşturularak sayısal veriler yardımıyla daha uygun yakıt pili tasarımları yapılabilmektedir. Bu çalışmada, prototip araç için tasarlanacak PEM yakıt pili sistemi, MATLAB Simulink programı yardımıyla modellenmiş, benzetimi yapılmış ve sonuçları sunulmuştur. Yakıt pili sistem modeli; membran içi akış modelleri, gerilim üretimi ve kayıplarının modellenmesi ile yapılmıştır. Analiz edilen parametreler iki ve üç boyutlu grafikler halinde sunularak sonuçların tartışılmasına olanak sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Hidrojen Enerjisi,Yakıt Pili,Simulink

Simulink Model and Analysis of PEM Fuel Cell

Öz

PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cells; due to its low operating temperatures, high power densities and high energy conversion efficiencies, it attracts considerable attention as a potential power source for automobiles and stationary applications. In order to improve and improve the efficiency of the PEM fuel cell, mathematical models can be created and more suitable fuel cell designs can be made with the help of numerical data. In this study, the PEM fuel system which will design for prototype vehicle is modeled with the help of the MATLAB Simulink program, simulated and presented. Fuel system model includes membrane flow models, voltage generation and loss modeling. The values of the important parameters were calculated, and two and three dimensional graphics were prepared to allow the results to be appreciated.

Anahtar Kelimeler

• Hydrogen Energy,Fuel Cell,Simulink

Kaynakça

1. B. Laoun, Simulation of PEMFC performance, Revue des Energies Renouvelables Vol. 14 N°3 (2011) 441 – 448
2. Brian Cook, “Introduction to Fuel Cells and Hydrogen Technology”, Engineering Science and Education Journal, December 2002
3. Dicks A., Larminie, J., ‘Fuel Cell Systems Explained’, John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, İngiltere, 2000.
4. http://www.goo.gl/6rufkt Erişim Tarihi: 23.07.2018 Konu: Shell Eco Marathon Europe, (2018). Global Rules Chapter 1.
5. Hydrogen Fuel Cell Engines and Related Technologies: Rev 0, December 2001
6. John H. Hirschenhofer, “Fuel Cell Status: 1996” , IEEEAES Systems Magazine, March 1997 , pp. 23-28
7. Karaoğlan, M. U., Kuralay, N. S. 2014. “PEM Yakıt Hücresi Modeli,” Mühendis ve Makina, cilt 55, sayı 657, s. 51-58.
8. Kılıçoğlu A.E., Altun H., “PEM YAKIT PİLİ SİMÜLASYON MODELİ”, Niğde Üniv., Mühendisli-Mimarlık Fakültesi, Haziran, 2007.

9. Nexa™ (310-0027) Power Module User’s Manual, 5,000,001 Series PBS, June 16, 2003.
10. Oğuz, A.E, ”HİDROJEN YAKIT PİLLERİ VE PEM YAKIT PİLİNİN ANALİZİ”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Nisan 2006.
11. Saswata Bose, Tapas Kuila, Thi Xuan Hien Nguyen, Nam Hoon Kim, Kin-tak Lau, Joong Hee Lee(2011). “Polymer membranes for high temperature proton exchange membrane fuel cell: Recent advances and challenges “Progress in Polymer Science doi: 10.1016/j.progpolymsci.2011.01.003
12. Sudarshan L.,Dhananjay B., “Modeling and performance evaluation of PEM fuel cell by controlling its input parameters”, Elsevier Energy 138 (2017) 437-445 doi: 10.1016/j.energy.2017.07.070
13. Ural, Z., “Yakıt Pilleri ve Bir PEM Yakıt Pili Sisteminin Dinamik Benzetimi”, Y. Lisans Tezi, Dicle Üniv., Fen Bilimleri Enstitüsü, Haziran, 2007.
14. User Manual H-1000 XP Fuel Cell System Version: 20130805, HORIZON FUEL CELL TECNOLOGIES, August 2013
15. Yiğinsu, B., “Modeling and Analysis of Flow and Heat Transfer in a Large PEM Fuel Cell Suitable for Automotive Applications”, Submitted to the Graduate School of Engineering and Natural Sciences In partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science, Sabanci University, 2015