Doğrudan metanollu yakıt pillinde iki fazlı akışın nümerik incelenmesi
Numerical investigation of two phase flow in direct methanol fuel cell
Yazar: SELAHATTİN ÇELİK
Danışman: PROF. DR. MAHMUT DURSUN MAT
Niğde Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında dogrudan metanollu yakıt pillerinin performansına etki edenparametreler ve madde dagılımı deneysel ve teorik olarak incelenmistir. Deneyselprogramda yüksek performanslı bir DMYP hücresi gelistirilmis ve performansa etkieden proses parametreleri incelenmistir. Sıcaklık ve metanol konsantrasyonunperformansın belirlenmesinde en etkin parametreler oldugu bulunmustur. Yükseksıcaklıklarda performans reaksiyon kinetigi iyilestigi için önemli ölçüde artarken yüksekyakıt konsantrasyonlarında anottan katota metanol geçisi nedeniyle performansındüstügü tesbit edilmistir. Bir deney düzenegi hazırlanarak hücre boyunca metanol ve sudagılımları ölçülmüstür. Deneysel sonuçlar akım yogunluguna ve debiye baglı olarakhücre çıkısına dogru yakıt konsantrasyonunun azalabilecegini göstermistir. Diger birdeney düzenegi ilede DMYP'de gaz çıkısı ve gaz hareketi gözlenmis ve özellikle gazbirikmesinin yakıt akısını etkiledigi tesbit edilmistir. Tek hücrelerden elde edilenbilgilerle 5 hücreli bir DMYP stagı imal edilmis ve literatürle karsılastırılabilecek güçsonuçları elde edilmistir.Teorik programda ise iki fazlı akıs esasına dayanan bir matematiksel model gelistirilmissayısal olarak çözülmüs ve DMYP'nin çalısma sırasında meydana gelen akısı kütletransferi ve elektrokimyasal olaylar detaylı bir sekilde incelenmistir. Sayısal sonuçlardeneysel sonuçlarla uyum içinde oldugu görülmüstür.

Abstract:
In this thesis, the parameters affecting the performance of a Direct Methanol Fuel Cell(DMFC) experimentally and theoretically investigated. In the experimentalprogram, ahigh performance DMFC cell is developed and effect of processes parameters on theperformance is investigated. The operating temperature and concentration of fuel arefound to be key parameters on the performance. The performance of a DMFC cellsubstantially increases with temperature due to the enhanced reaction kinetics howeverperformance is adversley affected at high fuel concentration due to the methanol crossoverfrom anode to cathode. A new experimental set-up is devised to measure methanoland water concentration on the cell. Experimental results showed that depending on thecurrent density and flow rate, fuel depletion may result towards to outlet of the cell.Another experimental set up is developed for observation in a DMFC cell. It is observedthat the gas build up may block the outlet of the cell and affect the fuel flow in thesystem. A DMFC stack with 5 cell is developed with the experience and knowledgeaccumulated through the project. The DMFC product a power comparable with thegood results in the literature.In the theoritical program, a mathematical model is developed and numerically solved.The fluid flow, mass trasfer and elecrochemical proceses that occuring during theDMFCoperation are investigated in details. The numerical results agree satisfactolywith experimental data.