Sıcaklığa bağlı olarak polimer elektrolit membran yakıt hücresinin performans analizi
Performance analysis of polymer electrolyte membrane fuel cell through temperature
Yazar: MERVE DEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM YILMAZ
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif enerji kaynakları = Alternative energy resources ; Hidrojen enerjisi = Hydrogen energy ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Günümüzde fosil enerji kaynaklarının günden güne azalmaya başlaması ve bu kaynakların çevreye vermiş oldukları olumsuz etkilerinden dolayı çevreyle dost olan yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı önem kazanmaya başlamıştır. Son dönemlerde yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde yer alan hidrojen enerjisi ön plana çıkmaktadır ve yaygınlaşmaktadır. Hidrojen enerjisi üzerine çalışmalar en çok yakıt hücreleri konusunda yapılmaktadır. Yakıt hücresi içerisinde özellikle, yüksek verime ve düşük sıcaklıklarda da çalışabilen PEM yakıt hücreleri ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır.
Bu çalışmada, Polimer Elektrolit Membran (PEM) yakıt hücresinde kullanılan yakıtların sıcaklık değerleri tespit edilerek, bu yakıtlar için en ideal sıcaklık aralıkları elde edilmiştir. Anot ve katot kısımlarında saf hidrojen ve oksijen kullanılmıştır. Yapılan bu çalışmada nem %40, hidrojen miktarı 0,3 ml/dk, oksijen miktarı 0,5ml/dk olarak alınmıştır. Sistem de ki hat sıcaklık değerleri de 40°C - 45°C - 50°C - 55°C - 60°C - 65°C - 70°C - 75°C - 80°C olarak deneyler yapılmıştır. Yapılan deneylerde 40°C' de, volt değeri 0,442V, akım değeri 1,81A olarak alındığında sistemde elde edilen güç değeri 0,804W olduğu bulunmuştur. Yapılan deneyde 75°C' de, akım değeri 1,8A, volt değeri 0,535V alındığında sistemdeki güç değeri 1,025W bulunmuştur. En düşük W değeri 0,804W olarak 40°C' de, en yüksek W değeri 1,025W olarak 75°C' de hesaplanmıştır. Yakıt hücresi performansına etki eden faktörler deneysel olarak incelenip tablo ve grafiklerle sunulmuş olup, bu etkilerin sebepleri tartışılmıştır.

Abstract:
Nowadays, the use of renewable energy resources that are environmentally friendly has started to gain importance due to the decrease of fossil energy sources and the negative effects of these resources on the environment. Recently, hydrogen energy in renewable energy sources comes to the fore and becomes widespread. Hydrogen energy studies are carried out mostly on fuel cells. Particularly in the fuel cell, studies are carried out on PEM fuel cells which can operate at high temperatures and at low temperatures.
In this study, the temperature values of the fuels used in the Polymer Electrolyte Membrane (PEM) fuel cell were determined and the optimum temperature ranges were obtained for these fuels. Pure hydrogen and oxygen were used in the anode and cathode parts. In this study, humidity 40%, hydrogen amount 0.3 ml / min, oxygen content was taken as 0.5ml / min. In the system, the line temperature values of 40°C - 45°C - 50°C - 55°C - 60°C - 65°C - 70°C - 75°C - 80°C were tested. In the experiments, it was found that the volt value was 0,442V at 40 ° C and the current value was 1,81A and the power value obtained at the system was 0,804W. In the experiment, the power value was found to be 1.025W at 75°C, the current value was 1.8A and the volts value was taken as 0.535V. The lowest W value was calculated as 0.804W at 40°C and the highest W value as 1.025W at 75°C. Factors affecting fuel cell performance have been experimentally examined and presented with tables and graphs and the reasons for these effects are discussed.