Hidrojen yakıt pilleri için test istasyonu geliştirilmesi
Test station development for hydrogen fuel cells
Yazar: BURHAN BURAK GENÇKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYETÜL GELEN
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hücre zarı = Cell membrane ; Yakıt hücreleri = Fuel cells ; İstasyonlar = Stations

Özet:
Fosil kaynaklı yakıtların kullanımının oluşturduğu çevresel kirliliğin insanların sağlıklarına ve doğada bulunan tüm canlılara olumsuz etkileri gözlenmektedir. Fosil yakıtların bünyesinde bulunan karbonun parçalanarak ortaya çıkması atmosferdeki karbonmonoksit ve dioksit oranının bozulmasına sebep olmaktadır. Diğer kirleticiler olarak ise tüketim sırasında ortaya çıkan; azot oksitler, kükürt birleşikleri gibi birleşikler de hava kirliği ile doğrudan insanların sağlıklarına etki edebilmektedir. Toprak ve sularda oluşan kirlikler de tüketilen gıdalar vasıtasıyla yine insanların bünyelerine girebilmektedir.
Dünyanın enerji ihtiyacının büyük kısmının fosil kaynaklı yakıtlardan karşılanması ve bu kaynakların tükenecek olması insanlığı yeni, sürdürülebilir ve daha temiz enerji kaynaklarını araştırmaya yöneltmiştir. Gelişen teknoloji ile rüzgar ve güneş enerjisinden üretilen yeşil elektrik enerjisi, toplam elektrik enerjisi üretiminde payını yükseltmeye devam etmektedir.
Temiz ve yenilenebilir elektrik enerjisi üretim teknolojilerinden, gelişmekte olan bir tanesi de hidrojeni temel yakıt olarak kullanan yakıt pilleridir. Yakıt pilleri teknolojisi çalışmaları hem ticari boyutta hem de akademik araştırma konusu olarak halen gelişmeye devam etmektedir. Yakıt pilleri; yakıtın kimyasal enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren, yüksek verimlilik ve düşük olumsuz çevresel etki ile gelecek vaat eden enerji üretimi yöntemi olarak görülmektedirler.
Bu tez çalışması sürecinin sonucunda, tek bir yakıt pili test istasyonunun, birden fazla yakıt pili çeşidini, özellikle PEM tipi yakıt pili başta olmak üzere, test edebilir olması sağlanmıştır. Yapılması hedeflenen test istasyonunda, farklı yakıt pillerinin farklı çalışma sıcaklıklarına sahip olmaları, farklı nem değerlerinde çalışmaları, farklı gaz basıncı ve fiziksel baskı kuvvetlerinde çalışmaları nedeniyle bu parametrelerin hepsinin değiştirilebilir ve tekrarlanabilir, aynı zamanda ölçülebilir olması sağlanmıştır. Doğru akım yük test cihazı ile yakıt pilinin akım ve gerilim değerleri ölçülebilmiştir. Yapılan geliştirmeler; nem üretim ve kontrol sistemi, yüksek sıcaklık fırın bölümüne düşük sıcaklıklarda sabit derecede kalabilmesi için fanlı soğutma sistemi, değişken sıcaklıklarda sabit kapama kuvveti uygulaması için baskı kuvveti ayar ve kontrol sistemi eklenmesi olarak sayılabilir. Böylece bu sistemlerin;  gaz basınç ve debi kontrolü gibi sistemlerle birleşmesi ile hassas ve tekrarlanabilir testlerin yapılmasına imkan sağlayan bir hidrojen yakıt pili test istasyonu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
The environmental pollution caused by the use of fossil fuels has negative effects on people's health and on all living things in nature. The decomposition of carbon contained in fossil fuels causes the ratio of carbon monoxide and dioxide in the atmosphere to deteriorate. As other pollutants, compounds such as nitrogen oxides and sulfur compounds that occur during consumption can also directly affect people's health with air pollution. Pollution caused by soil and water can also enter people's bodies again through consumed foods.
The fact that most of the world's energy needs are met from fossil fuels and these resources will be depleted have led humanity to search for new, sustainable and cleaner energy sources. Green electrical energy, which is produced from wind and solar energy with the developing technology, continues to increase its share in total electrical energy production.
One of the developing technologies for clean and renewable electricity generation is fuel cells, which use hydrogen as the main fuel. Fuel cell technology studies are still developing both on a commercial scale and as a subject of academic research. Fuel cells are seen as a promising energy production method that directly converts the chemical energy of the fuel into electrical energy, with high efficiency and low negative environmental impact.
As a result of this thesis study process, it was ensured that a single fuel cell test station can test more than one type of fuel cell, especially PEM type fuel cell. In the test station that is intended to be built, all of these parameters have been ensured to be changeable and repeatable, as well as measurable, due to the fact that different fuel cells have different operating temperatures, work at different humidity values, work at different gas pressures and physical pressure forces. The current and voltage values of the fuel cell can be measured with a direct current load tester. Improvements made include the addition of a humidity production and control system, a fan cooling system for maintaining a constant degree of low temperatures in a high-temperature furnace section, a pressure force adjustment and control system for applying a constant closing force at variable temperatures. Thus, by combining these systems with systems such as gas pressure and flow control, a hydrogen fuel cell test station has emerged that allows precise and repeatable tests to be performed.