Elektrokimyasal hidrojen kompresörlerinin matematiksel modellemesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

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

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: CEMİL KUZU

Danışman: CAN ÖZGÜR ÇOLPAN, YILSER DEVRİM

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, yüksek sıcaklıkta çalışan bir elektrokimyasal hidrojen kompresörünün performansına ilişkin sayısal araştırmalar sunulmaktadır. İlk olarak EKHK hücresinin optimum çalışma sıcaklık değerinin araştırılması için farklı sıcaklıklar altında hücrenin performansını incelemek amacıyla yarı deneysel bir matematiksel model oluşturulmuştur. Bu çalışmalar sonucunda hücrenin saf hidrojen gazı beslemesi ve karışım gazı beslemesi durumunda EKHK hücresinin polarizasyon eğrileri grafiklerle sunulmuştur. Verimin en yüksek olduğu çalışma sıcaklığı değeri 160°C olarak gözlemlenmiştir. Çalışma sıcaklığının 160°C olarak belirlenmesinden sonra hücrenin sabit tutulan hücre voltajı değerlerinde zamanla güç kaynağından çektiği akım değerleri Akım-Zaman grafiği şeklinde sunulmuştur. EKHK hücresinin basınçlandırma performansını incelemek adına tek hücre ve 5 hücreli yığın hücre tasarımlı olacak şekilde ayrı ayrı sayısal modeller oluşturulmuştur. Farklı sabit voltaj değerleri altında EKHK hücresinin oluşturduğu Akım-Zaman grafiği girdi olarak kullanılarak, her hücre voltajı için ileri ve geri yönlü hidrojen akısı hesaplanmıştır. Elde edilen akı değerlerine göre ideal gaz yasası kullanılarak her bir hücre voltajı için elde edilen basınç değerleri elde edilmiş ve grafikler aracılığıyla sunulmuştur. Tek hücreli EKHK hücresinde 1.5 V sabit hücre voltajında 2500 saniye sonunda 60 bar mertebelerine ulaşılmıştır. 5 hücreli yığın model tasarımında ise tek hücreli modele kıyasla daha kısa sürede 60 bar seviyesine ulaştığı gözlemlenmiştir.