Yazar "Kaya, Elif" seçeneğine göre listele

Listeleniyor 1 - 1 / 1
  • Küçük Resim Yok
    Öğe
    PEM yakıt pili performansının Taguchi metodu ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile optimizasyonu
    (Bursa Teknik Üniversitesi, 2022) Kaya, Elif; Sökmen, Kemal Fürkan
    Dünya gezegeni varolduğu günden buyana tüketim ve üretimi içinde barındıran bir sirkülasyona ev sahipliği yapmıştır. Temelde söz konusu olan başlıca gereksinim enerji ihtiyacını en verimli şekilde karşılamaktır. Bu ihtiyaçlar doğrultusunda enerji sistemlerinin önde gelen ekipmanlarından olan yakıt pilleri gün geçtikçe çeşitlenmiştir. Proton değişimli membran (PEM) yakıt pili temelde hidrojen ve oksijenin elektrokimyasal reaksiyonu ile oluşan kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir sisteme sahiptir. PEM yakıt pili, diğer yakıt pillerine göre yüksek güç yoğunluğuna sahip olması, düşük sıcaklık seviyelerinde çalışması, hızlı ve sessiz olması gibi önemli avantajlara sahip olup özellikle taşımacılık sektörü ve roket sanayi olmak üzere birçok alanda rağbet görmektedir. Yapılmış olan tezde hedef yakıt pili performansını Taguchi metodu ile optimize ederek güç yoğunluğunu artımaktır. Bu doğrultuda Comsol Multiphysics 5.4 yazılımının Yakıt Pilleri & Bataryalar modulünde hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi ile Ubong vd. ait deneysel çalışma simülasyonda doğrulanmış olup Ji vd. makalesinde kullanılan geometrik özellikler referans alınmıştır. Üç boyutlu olarak modellenen PEM yakıt pilinin mesh sayısından bağımsızlık saptaması yapılmıştır. Yakıt pili güç yoğunluğunu artırmak için optimizasyonu yapılacak altı farklı parametre hidojen ve oksijen giriş hızları, gaz difüzyon tabakası (GDT) kalınlığı, membran kalınlığı, anot ve katot elektrot kalınlıkları olarak belirlenmiş ve her parametreye ait üç farklı seviye seçilmiştir. Taguchi optimizasyon yöntemi için kullanılan Minitab yazılımında L27 ortogonal dizaynı oluşturulmuştur. Bu dizayna göre 27 farklı analiz Comsol yazılımında gerçekleştirilmiştir ve her birinden elde edilen maksimum güç yoğunluğu hesaplanmıştır. Minitab yazılımından elde edilen S/N oranları doğrultusunda optimum dizayn A3B3C1D1E3F3 olup güç yoğunluğu değeri 0,501 W/cm2 'dir. Optimizasyon öncesi 0,44192 W/cm2 olan güç yoğunluğunun %13,37 oranında artırılması sağlanmıştır. 27 farklı dizayn ile ulaşılan güç yoğunluğu sonuçları ile birlikte performansa en fazla etki eden parametreler bulunup regresyon ve varyans analizi yapılmıştır. Yakıt pili performansına en fazla etki %82,81 ile membran kalınlığına bağlı iken ikinci sırada ise %5,8 ile GDT kalınlığı gelmektedir. Membran kalınlığının etkisi yüzde olarak oldukça büyük bir paya sahip olduğu için diğer parametrelerin oranları düşük kalmış olup hidrojen giriş hızı %0,0004 ile neredeyse etkisi yok denecek bir orana sahiptir. Oluşturulan regresyon denklemi kullanılarak L27 ortogonal dizaynı için tahmin edilen güç yoğunluğu değerleri ile sayısal analiz sonuçları arasında ortalama sapmanın %0,56 olduğu gözlemlenmiştir.