Güneş enerjisi ile beslenen PEM elektroliz ünitesinde hidrojen üretiminin deneysel olarak araştırılması
Determination of force constants of octahedral XY6 molecules by the GF matrix method
Yazar: MUSTAFA AHMED MOHAMMED
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TANSEL KOYUN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, güneşin hem ışık ve hem de radyasyon enerjinden faydalanılarak hidrojen enerjisinin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, güneşin ışık enerjisinin kullanıldığı fotovoltaik piller yardımıyla elde edilen elektrik enerjisinin PEM su elektroliz hücresinde hidrojen enerjisinin üretiminde kullanılması ve güneşin radyasyon enerjinin kullanıldığı parabolik kollektör yardımıyla PEM elektroliz ünitesine alınan su sıcaklığı artırılmıştır. Çalışmada, güneş enerjisinden faydalanılarak DC elektrik enerjisinin üretilebilmesi için 2 adet 150 W elektrik üretim kapasitesine sahip 100x150 mm boyutlarında fotovoltaik panel kullanılmıştır. Bu panellerde üretilen elektrik enerjisi, 250 W elektrik tüketimine karşın %99,995 saflığında 500 ml/d hidrojen üretim kapasitesine sahip Proton Exchange Membrane (PEM) su elektroliz ünitesinde kullanılmıştır. Fotovoltaik panellerde üretilen DC elektrik enerjisinin, PEM elektroliz hücresinin besleneceği akım ve gerilim değerine ayarlanabilmesi için bir DC/DC konvertör kullanılmıştır. Çalışmada ayrıca, PEM elektroliz ünitesinin harcadığı DC elektrik gücünün azaltılabilmesi için sisteme eklenen parabolik güneş kollektörü yardımıyla PEM elektroliz ünitesine alınan suyun sıcaklığı ≈25 °C'dan ≈60 °C'a çıkartılmıştır. Atmosfer şartlarında ve günün farklı zamanlarında gerçekleştirilen deneylerde, fotovoltaik panellerde üretilen akım ve gerilim değerleri, parabolik güneş kollektörüne giren ve çıkan su sıcaklıkları, PEM ünitesine alınan su sıcaklığı ve PEM elektroliz ünitesinin güç tüketim (akım ve gerilim) değerleri ölçülerek bilgisayar ortamında kaydedilmiştir. Elde edilen veriler kullanılarak oluşturulan grafikler yardımıyla çalışmanın sonuçları yorumlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, PEM, PV, termal kollektör, elektroliz.

Abstract:
In this study, it is aimed to produce hydrogen energy by utilizing both light and radiation energy of the sun. In the direction of this purpose, we focus on the use of solar energy in the production of hydrogen in the PEM water electrolysis cell and the use of solar radiation in the parabolic collector to increase the water temperature of the PEM Electrolysis unit. In this study, 100x150 mm photovoltaic two panels with 150 W electricity production capacity are used in order to produce DC electricity using solar energy. The energy produced in these panels is used in Proton Exchange Membrane (PEM) water electrolysis unit with a production capacity of 500 ml/d hydrogen at 99.995% purity despite of the consumption of 250 W electricity. A DC/DC converter is used to adjust the DC electrical energy produced in photovoltaic panels to the current and Voltage value of the PEM Electrolysis cell to be fed. In this study also, temperature of water taken to PEM Electrolysis unit is increased from 25 °C to 60 °C with the help of parabolic solar collector added to the system in order to reduce the DC electricity power of the PEM Electrolysis unit. In the experiments carried out in atmosphere conditions and at different times of the day, current and voltage values produced in photovoltaic panels, temperatures of water entering and exiting to parabolic solar collector, water temperature taken to PEM unit and power consumption (current and voltage) values of PEM electrolysis unit is measured and recorded in computer environment. The results of the study are interpreted with the help of graphs created using the obtained data.

Keywords: Solar energy, PEM, PV, solar collector, electrolysis.