Hidrojen üretiminde vanadyum klor termokimyasal çevriminin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analyses of hydrogen production through vanadium chlorine thermochemical cycle
Yazar: MEHMET ZAHİT KELEŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TOLGA BALTA
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji = Energy

Özet:
Endüstriyelleşme, kentleşme ve insan nüfusunun hızlı artışıyla birlikte insanoğlunun enerjiye olan ihtiyacı sürekli olarak artış halindedir. Bu mevcut enerji talebinin fosil kökenli yakıtlardan karşılandığı, bu sebeple bu kaynakların kullanımı nedeni ile çevresel sorunlar her geçen gün artarak dünyamızı olumsuz etkilemektedir. Bu olumsuzluklarda karbon dioksit gibi sera gazlarının atmosferde birikmesi ve nihayetinde küresel ısınma gibi çevre sorunları meydana gelmektedir. Çevre sorunlarının yanında ekonomik sorunlarda yine ön plana çıkmaktadır. Dünyamızda fosil kökenli yakıtların her yerde eşit dağılımı söz konusu değildir bu sebeple ülkemizde de fosil kökenli yakıtların olmayışı en büyük ihtiyaçlarımızdan biri olan doğal gazı, petrolü dışardan ithal etmemize neden olmakta ve ekonomik sorunları ortaya çıkarmaktadır. Bu ekonomik sorunlarla mücadele de yeni yenilenebilir teknolojiler ile birlikte hidrojen enerjisi de kullanılmalıdır. Bu bağlamda hidrojenin ön planda tutulması gereklidir dolayısıyla yenilenebilir tabanlı hidrojen üretimi ve kullanımı ile yukarda anılan sorunlara bir çözüm teşkil edebilmesi açısından yenilenebilir tabanlı hidrojen üretim yöntemlerinden bir tanesi olan termokimyasal hidrojen üretimi bu tez kapsamında ele alınmıştır. Bu nedenle literatüre katkı sağlamak ve literatürde mevcut analiz edilmiş olan diğer termokimyasal çevrimler ile karşılaştırma açısından vanadyum klor çevrimi incelenmiştir ve bu çevrimin performans analizi termodinamiğin 1. ve 2. yasası göz önünde bulundurularak enerji ve ekserji analizleri sisteme uygulanarak çevrim verimleri incelenmiş ve ele alınan sistemin termodinamik açıdan performansları grafiklerle ortaya konmuştur. Sonuç olarak referans çevre sıcaklığında sistemin enerji verimi % 41.80, ekserji verimi % 77.28 olarak bulunmuştur.

Abstract:
Global energy demand is increasing continously with the industrialization, urbanization and the rapid increase of the population. This energy demand is met from fossil-based fuels, therefore, several environmental problems occur with the usage of these non renewable based resources. In these negativities, environmental problems such as increase in greenhouse gases such as carbon dioxide in the atmosphere. In addition to these environmental problems, there are also economic problems too. Non renewable-based fuels can not be found everywhere, so the absence of non renewable-based fuels in countries that causes economic problems. Renewable based hydrogen energy and techbologies can combat to these economic problems. In this context, renewable based thermochemical hydrogen production methods are discussed in this thesis in order to provide a sustainable solution to the environmental problems that mentioned above. For this reason, the vanadium chlorine cycle has been examined in terms of contributing to the literature and comparing it with other thermochemical cycles analyzed in the literature. The thermodynamic performance analysis of this cycle has been determined through energy and exergy analysis to the system by considering the 1st and 2nd law of thermodynamics. As a result, the energy efficiency of the system at the reference ambient temperature was 41.80 % and the exergy efficiency was 77.28 %.