Stokiyometri Oranının İki Hücreli PEM Yakıt Hücresi Yığını Performansına Etkisinin İncelenmesi
Stokiyometri Oranının İki Hücreli PEM Yakıt Hücresi Yığını Performansına Etkisinin İncelenmesi
Yazar: Cellek, Muhammed; Bilgili, Muhittin
Dergi: Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Vol. 9 No. 1, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; PEM Yakıt Pili,Yakıt Pili Yığını,Stokiyometrik Oran

Buhar enerjisinin sanayide kullanılmaya başlanmasıyla beraber fosil yakıtların önemi artmıştır. Fakat özellikle son günlerde küresel ısınma sorunu dünyada ciddi olarak hissedilmektedir. Bu sorunun en önemli sebebi de fosil yakıtların yakılmasıyla açığa çıkan zararlı emisyonlardır. Dünya bu sorunu ortadan kaldırmak amacıyla çeşitli alternatif enerji kaynaklarına yönelmiştir. Son zamanlarda alternatif enerji dönüştürücüleri arasında yer alan PEM yakıt hücrelerine olan ilgi artmaktadır. Bu çalışmada, iki hücreli PEM yakıt hücresi yığını performansına stokiyometri oranının etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Her biri 5,4 cm2 aktif alana sahip iki yakıt hücresi seri bağlanarak gaz akış kanalları paralel olacak şekilde belirlenip yığın haline getirilmiştir. Gerekli sayısal hesaplamalar yapılıp çeşitli potansiyel fark değerlerinde (1 V, 1,2 V, 1,4 V, 1,6 V, 1,8 V) beş farklı stokiyometri oranı (“1,5”, “2”, “2,5”, “3”, “3,5”) kullanılarak sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Beş farklı stokiyometri değeri için polarizasyon eğrileri ve güç-akım yoğunluğu eğrileri elde edilmiştir. Ayrıca sabit bir voltajdaki stokiyometri oranının etkisini görebilmek için en fazla güç miktarının elde edildiği 1Volt değerinde dört farklı stokiyometrik oran ile oluşan membran sıcaklık dağılımı, anot kütle kesri dağılımı ve katot kütle kesrinin dağılımları elde edilmiştir. Bu çalışma ile stokiyometrik oranın artmasıyla birlikte akım yoğunluğunun arttığı, bu artış oranının azalarak devam ettiği görülmüştür. En yüksek güç değerine ise 3,5 stokiyometrik oranında ve 1 V değerinde ulaşılmıştır. Bununla birlikte artan stokiyometrik oranla beraber membran sıcaklığında kısıtlı artış gerçekleşirken anot ve katot kanallarında hidrojen ve oksijen dağılımlarının daha homojen hale geldiği sonucuna ulaşılmıştır.

Buhar enerjisinin sanayide kullanılmaya başlanmasıyla beraber fosil yakıtların önemi artmıştır. Fakat özellikle son günlerde küresel ısınma sorunu dünyada ciddi olarak hissedilmektedir. Bu sorunun en önemli sebebi de fosil yakıtların yakılmasıyla açığa çıkan zararlı emisyonlardır. Dünya bu sorunu ortadan kaldırmak amacıyla çeşitli alternatif enerji kaynaklarına yönelmiştir. Son zamanlarda alternatif enerji dönüştürücüleri arasında yer alan PEM yakıt hücrelerine olan ilgi artmaktadır. Bu çalışmada, iki hücreli PEM yakıt hücresi yığını performansına stokiyometri oranının etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Her biri 5,4 cm2 aktif alana sahip iki yakıt hücresi seri bağlanarak gaz akış kanalları paralel olacak şekilde belirlenip yığın haline getirilmiştir. Gerekli sayısal hesaplamalar yapılıp çeşitli potansiyel fark değerlerinde (1 V, 1,2 V, 1,4 V, 1,6 V, 1,8 V) beş farklı stokiyometri oranı (“1,5”, “2”, “2,5”, “3”, “3,5”) kullanılarak sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Beş farklı stokiyometri değeri için polarizasyon eğrileri ve güç-akım yoğunluğu eğrileri elde edilmiştir. Ayrıca sabit bir voltajdaki stokiyometri oranının etkisini görebilmek için en fazla güç miktarının elde edildiği 1Volt değerinde dört farklı stokiyometrik oran ile oluşan membran sıcaklık dağılımı, anot kütle kesri dağılımı ve katot kütle kesrinin dağılımları elde edilmiştir. Bu çalışma ile stokiyometrik oranın artmasıyla birlikte akım yoğunluğunun arttığı, bu artış oranının azalarak devam ettiği görülmüştür. En yüksek güç değerine ise 3,5 stokiyometrik oranında ve 1 V değerinde ulaşılmıştır. Bununla birlikte artan stokiyometrik oranla beraber membran sıcaklığında kısıtlı artış gerçekleşirken anot ve katot kanallarında hidrojen ve oksijen dağılımlarının daha homojen hale geldiği sonucuna ulaşılmıştır.