PEM tipi yakıt hücrelerinde bipolar plakaların ısıl analizi
Thermal analysis of bipolar plate in PEM type fuel cells
Yazar: OZAN BEKİROĞLU
Danışman: PROF. DR. ALİ ATA
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Yakıt hücreleri = Fuel cells

Özet:
Fosil yakıtların tükenmesi, küresel ısınma, enerji savaşları insanları artık alternatif enerji arayışına sürüklemiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının verimleri şuan da düşük de olsa insanlığın içinde bulunduğu enerji çıkmazı için bir ışık olmuştur. Ancak mobil uygulamalar için çözümler daha kısıtlı olmuştur. Mobil uygulamalarda hidrojen kullanımı giderek tercih sebebi olacağı bilim çevrelerince öngörülmektedir. Gerek otomobil sektöründe, gerek cep telefonu, dizüstü bilgisayar gibi küçük elektronik cihazlarda PEM (Proton Exchange Membrane) tipi yakıt hücrelerinin kullanımına yönelik araştırmalar hızla devam etmektedir.Bu çalışmada PEM (Proton Exchange Membrane) tipi yakıt hücrelerinde kullanılan bipolar plakaların grafit-kompozit malzemeden numune bazında üretimi, üretilen bu numunelerin ısı iletkenlik ve elektriksel iletkenlik katsayılarının tayini ve bu iki katsayı arasında bir bağıntının varlığının hem sonuçlarla hem de literatür araştırmaları ile ilişkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır.Yapılan çalışmalar grafit ve novolak reçinenin toz halde karıştırılıp sıcak preste imal edilmesi ile başlamıştır. 3 farklı oranda novolak reçinenin karıştırılması ile elde edilen numunelerin öncelikle dört uç metodu ile elektriksel iletkenlikleri hesaplanmıştır. Daha sonra da lazer flaşlı ısı iletkenlik katsayısı ölçüm cihazında teste tabi tutulmuş ve ısı iletkenlik katsayıları elde edilmiştir. Daha sonra bu katsayılar literatür araştırması yapılarak analitik metotlarla tekrar hesaplanmış ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılması yapılarak doğruya en yakın olan modeller belirlenmiştir. En son olarak da ısı iletkenlik katsayısı ile elektriksel iletkenlik katsayısı arasında bir bağıntı olup olmadığının kontrolü yapılmıştır.

Abstract:
Depletion of fossil fuels, global warming and energy wars drag people to search alternative energy. Renewable energy sources, though currently low efficiency, it has been a light to the energy dilemma for humanity. But solutions for mobile applications have been more limited. Scientists expect that using hydrogen in mobile applications gradually would be preferable. Researches are resuming for using PEM (Proton Exchange Membrane) type fuel cell in both the automobile industry and small electronic devices such as mobile phone or laptop.The purposes of this study are; production graphite-composite bipolar plate samples which are used in PEM (Proton Exchange Membrane) type fuel cells, determining thermal and electrical conductivity coefficients of this samples and searching correlation between this coefficients with literature researches.Studies begun with manufacturing of bipolar plate samples by mixing graphite and novolac resine in powder form, in hot press. Electrical conductivities of samples which were obtained by mixing novolac resine in 3 different ratio, were calculated by 4-point probe method. Then the samples were tested in laser flash thermal conductivity test device and their thermal conductivity coefficients were obtained. These coefficients were calculated again with analytical methods which were discovered as a result of literature research and closest to the truth models were determined by comparison with experimental results. Finally, a correlation between the coefficients of thermal and electrical conductivity was checked.