PEM tipi yakıt hücrelerinde ısı ve su yönetiminin modellenmesi

Abstract

Bu tez, tek hücreden oluşan proton aktaran membran (PEMFC) yakıt hücresinin Fluent PEMFC modülü kullanılarak simülasyonunu ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmasını içermektedir. PEM yakıt pili anot ve katot tarafı için dört tabaka; akım toplayıcı tabaka, gaz kanalı, gaz difüzyon tabakası ve katalizör tabaka ve anot ile katot arasında bulunan membran dahil dokuz tabakadan oluşmaktadır. PEM yakıt pillerinde ısı ve su yönetimi, yakıt debisi, oksijen debisi, pil sıcaklığı ve nemlendirme sıcaklıkları kontrol altında tutularak sağlanabilmektedir. Yapılan deneysel çalışma ile pil sıcaklığının, nemlendirme sıcaklığının, hidrojen debisinin ve oksijen debisinin güç yoğunluğu üzerindeki etkileri incelenmiştir.Deneysel çalışma sonucunda sıcaklığın PEM yakıt pilinin performansı üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Artan sıcaklıkla birlikte sistemin performansının artmıştır. Ancak belirli bir sıcaklığın üzerindeki değerde ise performans düşmüştür.

This thesis covers the simulation and the comparison of the experimental results inof single-cell proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) with using Fluent PEMFC module. The PEMFC is made up of nine layers which consist four layers for the anode and cathode sides; current collector, gas channel gas diffusion layer and catalyst layer, and the membrane between the anode and cathode. Water and heat management can be provided by keeping hydrogen flow rate, oxygen flow rate, cell temperature, and humidification temperature under control. The effects of hydrogen flow rate, oxygen flow rate, cell temperature and humidification temperature on power density is examined by the experimental study.It is found that temperature has an important effect on the performance of PEM fuel cell by the results of experimental study. The increasing temperature increases the performance of the system increases. Even though after exceeding a definite temperature cell performance decreases.