Akademik Veri Yönetim Sistemi
9th International Hydrogen Technologies Congress, İzmir, Türkiye, 25 - 28 Mayıs 2025, ss.1-4, (Tam Metin Bildiri)
Bu çalışma, MATLAB/Simulink ortamında geliştirilen ve simüle edilen güneş enerjili bir hidrojen üretim ve depolama sistemini incelemektedir. Sistem; fotovoltaik panelleri (PV), polibenzimidazol (PBI) membranlar kullanan anyon değişim membranlı su elektrolizörlerini (AEMWE) ve metal hidrür (MH) tanklarını entegre etmektedir. AEMWE, geleneksel su elektroliz yöntemlerine kıyasla maliyet açısından avantajlı bir alternatif sunarken, MH tankları ise hidrojenin güvenli ve düşük basınçta depolanmasını sağlayarak hidrojenin ticarileşmesinde karşılaşılan temel sorunlardan biri olan güvenli ve verimli depolamaya çözüm sunmaktadır. Temmuz ayı için İzmir’in ortalama ışınım ve çevre sıcaklığına dayalı olarak yapılan simülasyon sonucunda toplam hidrojen üretimi 0,35 kg olarak hesaplanmıştır. Depolama verimliliği üzerinde çalışma sıcaklığının ve termal yönetimin önemli etkisini göstermek amacıyla, MH tanklarının termal davranışı farklı konveksiyon katsayıları (10–1500 W/m²·K) altında değerlendirilmiştir. Tank sıcaklığı ve hidrojen ağırlık oranı üzerindeki etkiler, sistemin gerçekçi bir şekilde modellenmesi amacıyla basınç ve sıcaklık sınırları dahilinde incelenmiştir. Sonuçlar, yüksek konveksiyon katsayılarının (500 ve 1500 W/m²·K) depolamayı kabul edilebilir sınırlar içerisinde etkin şekilde sağladığını; düşük katsayıların ise (10 ve 100 W/m²·K), sırasıyla 0,28 kg ve 0,04 kg’lık depolanamayan hidrojenle sonuçlandığını göstermekte, bu da termal yönetimin sistem performansındaki kritik önemini ortaya koymaktadır.
This study explores a solar-powered hydrogen production and storage system developed and simulated in MATLAB/Simulink. The system integrates photovoltaic panels (PV), anion exchange membrane water electrolyzers (AEMWE) utilizing polybenzimidazole (PBI) membranes, and metal hydride (MH) tanks. AEMWE presents a cost-effective alternative to traditional water electrolysis methods, and MH tanks provide safe, low-pressure hydrogen storage, addressing one of the main challenges in hydrogen commercialization: safe and efficient storage. Based on Izmir's average irradiation and ambient temperature in July, the simulation estimates a total hydrogen production of 0.35 kg. To illustrate the significant impact of operating temperature and thermal management on storage efficiency, the thermal behavior of MH tanks is assessed under varying convection coefficients (10–1500 W/m2 ·K). The effects on tank temperature and hydrogen weight fraction are evaluated, with pressure and temperature limits applied to ensure a realistic depiction of system operation. Results indicate that higher convection coefficients (500 and 1500 W/m2 ·K) facilitate efficient storage within acceptable limits, while lower values (10 and 100 W/m2 ·K) result in up to 0.28 kg and 0.04 kg of unstored hydrogen, respectively, highlighting the crucial significance of thermal management in system performance.