Doğrudan Metanollü Yakıt Pili (DMYP) Sistemindeki Yoğuşturucunun Hava Tarafı Termal Modellemesi


Ince A. C., ÇOLPAN C., SERİNCAN M. F.

Tesisat Mühendisliği, sa.195, ss.18-25, 2023 (Hakemli Dergi) identifier

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Basım Tarihi: 2023
  • Dergi Adı: Tesisat Mühendisliği
  • Derginin Tarandığı İndeksler: TR DİZİN (ULAKBİM)
  • Sayfa Sayıları: ss.18-25
  • Dokuz Eylül Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Doğrudan metanollü yakıt pilleri (DMYP) kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine doğrudan çeviren enerji dönüşüm cihazlarıdır. DMYP’de yakıt olarak kullanılan metanolün yüksek enerji yoğunluğuna (15,9 MJ/l) sahip olması, kolay depolanabi- liyor ve taşınabiliyor olması DMYP’nin önemli bir yakıt pili türü olmasını sağlar. Buna karşın, istenmeyen metanol geçişi, reaksiyonların yavaşlığı ve düşük sistem verimliliği devam eden olumsuzluklardır. Günümüzde bu olumsuzluklara rağmen, DMYP sistemleri istif makinelerinde, hafif elektrikli araçlarda (0,5 W-5 kW) ve kü- çük taşınabilir jeneratör uygulamalarında kullanılmaktadır. Bir DMYP sisteminde yoğuşturucu, fan, pompa ve karışım kabı gibi yardımcı donanımlar bulunur. Bu- rada, yoğuşturucu yakıt pilinden çıkan atık ısının dağıtılmasını ve yakıt pili çıkış gazın içerisinde yer alan su buharını yoğuşturup sisteme geri beslenilmesini sağ- lar. Bu çalışmada DMYP sistemlerinde kullanılabilecek uygun bir yoğuşturucunun hava tarafı için bir matematiksel model oluşturulacaktır. Bu model farklı DMYP çalışma koşulları altında yoğuşturucunun hava tarafının ısı transferi performansını verecektir.
Direct methanol fuel cell is an energy conversion device which converts chemi- cal energy to electrical energy directly. Having high energy density (15,9 MJ/l) of methanol used as a fuel in DMFC, easy storage and transportability provide the DMFC an important fuel cell type. However, undesirable methanol crossover, slow reaction kinetic rate, and low system efficiency are still disadvantages. Nowadays, despite these disadvantages of DMFCs, they can be used in forklift, light-weight tracks (0.5 W-5 kW) and small portable generator applications. A DMFC system in- cludes auxiliary equipment such as the condenser, blower, pump, and mixing cham- ber. Here, the condenser provides water recovery to the system condensing water vapor existed in the exhaust gas of fuel cell and dissipate waste heat formed from the DMFC. In this study, an air-side mathematical model for an available condenser in the DMFC system is formed. This model gives the air-side heat transfer perfor- mance of condenser under different DMFC working conditions.