Mathematical modeling of a flowing electrolyte direct methanol fuel cell based on different flow field types

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: UĞUR GENÇALP

Danışman: CAN ÖZGÜR ÇOLPAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Doğrudan metanol yakıt pilleri (DMYP), yeni mobil cihazlarda bataryaların yerini alabilecek en önemli teknolojiler arasındadır. Bununla birlikte, anottan katot tarafına olan istenmeyen metanol geçişi, bu teknolojinin en önemli dezavantajıdır. Bu metanol geçişi, güç yoğunluğunu ve elektrik verimliliğini azaltarak yakıt pili performansını olumsuz olarak etkiler. Akan elektrolit bu kusurun etkisini azaltmak veya ortadan kaldırmak için kullanılır. Bu yöntemde, akan elektrolit, örneğin sülfürik asit, katot tarafına doğru geçmeye çalışan herhangi bir metanolü temizler, bu nedenle katot tarafında istenmeyen herhangi bir kimyasal reaksiyon meydana gelmez. Bu tez çalışmasında, akan elektrolitli doğrudan metanol yakıt hücresi için üç boyutlu tek fazlı modeller performanslarını incelemek amacıyla geliştirilmiştir. Modelleme yapılırken korunum (kütle, momentum, türler) ve elektrokimyasal denklemler, ticari paket program olan COMSOL 'da sonlu elemanlar yöntemine dayanılarak tanımlanmıştır. Bu denklemler Comsol ile birleştirilir ve çözülür. Dokuz Eylül Üniversitesinde bulunan doğrudan metanollü yakıt pili geometrisi modellenmiş ve test istasyonundan alınan deneysel veriler ile doğrulanmıştır. Daha sonra akan elektrolitli doğrudan metanollü yakıt hücresi modeli, DMFC modeline dayalı olarak oluşturulmuş ve katot tarafında kullanılan dört farklı akış kanalı tasarımları (serpantin, paralel serpantin, üç serpantin ve ızgara) için analizler yapılmıştır ve bazı önemli çıktı parametrelerinin pil performansına etkisi incelenmiştir. (polarizasyon eğrisi, metanol konsantrasyonu, basınç dağılımı, hız dağılımı, katot tarafına olan metanol geçişi, metanol akısı). Sonra, bazı önemli girdi parametrelerinin (metanol akış hızı, akan elektrolit kalınlığı, akan elektrolit akış hızı ve hücre sıcaklığı) etkisi, katot tarafı için en iyi performansı veren serpantin akış kanalı üzerindeki etkisi incelenmiştir.