Bipolar Plaka Tasarımının PEM Yakıt Pili Performansına Etkisinin İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Adem Karaketir
Danışman: Akın Burak Etemoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Geniş bir zaman aralığı değerlendirildiğinde, enerji kaynakları arasında hem fosil yakıtların hem de alternatif enerji kaynaklarının kullanıldığı görülmektedir. Son yıllarda artan enerji talebiyle birlikte birçok sektör, alternatif enerji sistemlerine yönelmiştir. Uzun süredir temel enerji kaynağı olarak kullanılan fosil yakıtlar, gelişen teknolojiyle birlikte yerini daha düşük karbon emisyonuna sahip sistemlere bırakmaktadır. Güneş ve rüzgâr enerjisi gibi çeşitli alternatif kaynaklar arasında en önemlilerinden biri hidrojen enerjisidir. Yüksek özgül enerji değerine sahip olması nedeniyle hidrojen, enerji ihtiyacının karşılanmasında kritik bir rol oynamaktadır. Hidrojen enerjisinin kullanımında bu enerjiyi elektriğe dönüştüren hidrojen yakıt pilleri tercih edilmektedir. Mevcut yakıt pili türleri arasında en yaygın ve verimli sistem Proton Değişim Membranlı (PEM) yakıt pilidir. PEM yakıt pillerinin en önemli avantajı sıfır emisyonla çalışması olsa da her enerji sisteminde olduğu gibi verimliliğin artırılması önemli bir gelişim alanı olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, PEM yakıt pili sisteminde yer alan bipolar plaka tasarımı üzerinde çeşitli iyileştirmeler yapılmış ve bu iyileştirmelerin hücre performansına etkisi sayısal analizler aracılığıyla incelenmiştir. İyileştirmeler akış plakası üzerinde gerçekleştirilmiştir. Üç farklı akış deseni üzerinde analiz çalışmaları yapılmış ve serpantin modelin diğer modellere göre daha iyi performans gösterdiği belirlenmiştir. Bu tasarım temel alınarak beş farklı akış kanal geometrisi analiz edilmiş, en iyi performansın yamuk kanal kesitinde elde edildiği görülmüştür. Belirlenen nihai geometri üzerinde sıcaklık, basınç, nem, stokiyometri oranı ve malzeme özellikleri gibi parametreler üç farklı seviyede analiz edilerek karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, her bir parametrenin katkı oranını belirlemek amacıyla Taguchi analiziyle değerlendirilmiştir. Ardından, parametreler Optislang yazılımı kullanılarak optimize edilmiş ve en uygun parametre seviyeleri belirlenmiştir. Sonuç olarak, PEM yakıt pili hücresinin önemli bir bileşeni olan akış plakasının optimum tasarımı ve parametre konfigürasyonu başarıyla belirlenmiştir.