Modeling of a solid oxide fuel cell and its integration with a biomass gasification System
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ANIL ERDOĞAN
Danışman: CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Dünya nüfusunun artması ve fosil yakıtlara dayalı teknolojilerle sanayinin gelişmesiyle birlikte atmosfere salınan karbondioksit miktarını artırmaktadır. Bu durum, sera gazı etkilerinin oluşmasına ve sonuç olarak önemli bir küresel ısınma etkisine yol açar. Fosil yakıtların tükenmesi ve bunların kullanımına bağlı çevre sorunları, alternatif enerji kaynaklarına ve dönüşüm teknolojilerine doğru bir değişimin gerektiğini ifade etmektedir. Alternatif enerji dönüştürme teknolojilerinden biri olan yakıt pilleri, bir yakıtın (çoğunlukla hidrojen) kimyasal enerjisini elektriğe çeviren elektrokimyasal cihazlardır. Yakıt pilleri, köklü enerji üretim teknolojilerine kıyasla yüksek verimlilikleri ve daha düşük emisyonları nedeniyle son yıllarda büyük ilgi görmüştür. Bu tezde, reformat gaz karışımı ile beslenen anot geri dönüşümlü SOFC için yenilikçi bir 0 boyutlu matematiksel model geliştirilmiştir. Bu bağlamda, termodinamik ve elektrokimyasal olayları içerecek şekilde paralel devre yaklaşımı kullanılarak bir model geliştirilmiştir. Öte yandan, polarizasyon eğrisi elde etmek ve elektrokimyasal empedans spektroskopi yöntemi ile hücre direncini belirlemek için SOFC'ler üzerinde deneysel çalışmalar yapılmıştır. Ardından, hücre düzeyinde SOFC'nin mikro yapısını araştırmak için X-ışını kırınımı ve taramalı elektron mikroskobu analizleri yapılmıştır. Geliştirilen model, Danimarka Teknik Üniversitesi'nde yürütülen deneysel çalışmalarla doğrulanmıştır. Çalışma parametrelerinin SOFC'nin performansı üzerindeki etkisini değerlendirmek için parametrik çalışmalar yapılmıştır. Daha sonra geliştirilen yenilikçi yaklaşımlı model, sistemin performansını termodinamik açıdan değerlendirmek için biyokütle gazlaştırıcı modeli ile entegre edilmiştir. Buna ek olarak, entegre sistemin elektrik ve yakıt kullanım verimlerini en üst düzeye çıkarmak için entegre sistemin optimum çalışma parametrelerini Taguchi yöntemi yoluyla bir optimizasyon çalışması yapılmıştır. Sonuçlar, maksimum elektrik ve yakıt kullanım verimliliklerinin sırasıyla 0,1945 ve 0,6693 olduğunu göstermektedir. Taguchi yöntemi, gazlaştırıcının çalışma sıcaklığı ve üfleyicinin basınç oranı gibi baskın çalışma parametrelerini vermektedir.