Polimer elektrolit membran yakıt hücrelerindeki farklı membran ve gaz difüzyon tabakalarının termo-osmoz ve hidrolik geçirgenlik ölçümleri ve modellenmesi
Thermo-osmosis and hydraulic permeability measurements and modeling of different membrane and gas diffusion layers in polymer electrolyte membrane fuel cells
Yazar: KEREM BOZKURT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT AKYALÇIN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Difüzyon = Diffusion ; Enerji = Energy ; Hidrolik geçirgenlik = Hydraulic permeabilty ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes ; Taşınım = Convection ; Termodinamik = Thermodynamics ; Tersinmezlik = Irreversibility ; Yakıt hücreleri = Fuel cells

Özet:
Yakıt hücreleri, elektrokimyasal devre reaksiyonlarından açığa çıkan kimyasal enerjiyi, doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren elektrokimyasal cihazlardır. Polimer Elektrolit Membran Yakıt Hücreleri (PEMYH) yüksek enerji verimine sahip olması, uzun ömürlü olması, sıfıra yakın emisyonla, yüksek güç yoğunluğu ve düşük sıcaklıkta çalışması sebepleriyle birçok alanda tercih edilmektedir. Hücrenin iyi performans göstermesinde PEMYH'deki su yönetimi ele alınması gereken konulardan birisidir. 
Bu yüksek lisans tez çalışmasında membran elektrot bileşke (MEB) boyunca termal difüzyon kaynaklı su taşınımı ölçümleri için deney sistemi tasarlanmış ve MEB malzemeleri hazırlanıp kullanılmıştır. Ölçümlerden termal difüzyon katsayıları hesaplanıp rapor edilmiş ve katsayının büyüklüğü ile işaretinin önemine dikkat çekilmiştir. Ayrıca tersinmez durum termodinamiği yaklaşımı kullanılarak MEB boyunca termal difüzyon kaynaklı su taşınımı modellemesi yapılmış ve PEMYH çalışmalarında genellikle ihmal edilen Aktarım Isısı ile Soret Katsayısı gibi etkilerin neden ihmal edilmemesi gerektiğine ve bu olguların yakıt hücresi çalışmalarını nasıl önemli ölçüde iyileştirebileceğine dikkat çekilmiştir.

Abstract:
Fuel cells are electrochemical devices that convert directly chemical energy released from electrochemical circuit reactions directly into electrical energy. Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) are preferred in many fields due to their high energy efficiency, long service life, near-zero emissions, high power density, and low-temperature operation. Water management on PEMFCs is one of the issues that need to be addressed for better cell performance. 
In this master's thesis study, an experimental system was designed for thermal diffusion-induced water transport measurements through the membrane electrode assembly (MEA), and MEA materials were prepared and used. The thermal diffusion coefficients were calculated and reported from the measurements, and the importance of the magnitude and sign of the coefficient was noted. In addition, using the nonequilibrium thermodynamics approach, thermal diffusion-induced water transport modeling was carried out throughout the MEA, and it was discussed to why effects such as Heat of Transfer and Soret Coefficient, which are often neglected in PEMFC studies, should not be neglected and how these phenomena can significantly improve fuel cell studies