PEM elektrolizörlerde kullanılan anot gaz difüzyon elektrotlarında akış davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SÜLEYMAN UYSAL
Danışman: Mehmet Fatih Kaya
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yenilenebilir enerji kaynakları ile entegre edildiği zaman sıfır emisyon ile yeşil hidrojen üretebilen Polimer Elektrolit Membran (PEM) elektrolizörlerin ana bileşenlerinden birisi gaz difüzyon elektrotu (GDE)'dur. Bu tez çalışmasında özgün tasarımlı kare, daire, eşkenar üçgen eşkenar dörtgen geometrili desene sahip GDE'lerin 100 ml/dk, 200 ml/dk ve 300 ml/dk debide akış davranışları sayısal ve deneysel olarak irdelenmiştir. Basınç düşüşü ve akış görselleştirme deneylerinde kare geometrili desene sahip GDE en iyi performansı sergilemiştir. Deneysel sonuçlar, ANSYS yazılımında çok fazlı akış şartlarında yapılan hesaplamalar ile doğrulanarak birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak kare GDE 100 ml/dk için akışın %38,96 daha az basınç kaybı ile çıkışa daha hızlı yöneldiği gözlenmiştir. Akış görselleştirme deneylerinde hücre içerisine mürekkep gönderilmiştir. Kare GDE'in 100 ml/dk debide 0,437 sn. ile diğer GDE'lere göre hücreyi en hızlı şekilde doldurduğu tespit edilmiştir. Sayısal çözüm sonuçlarına göre %16 gözenekliliğe sahip filtre kağıdının incelendiği durumda, kare geometrili GDE'nin sıvı fazı %94,8 oranında başarıyla taşıdığı belirlemiştir. Bu yüzden kare geometrili GDE'in deneysel ve sayısal sonuçlarında özellikle 25 cm2'lik bir PEM elektrolizörde, 100 ml/dk debi değerinde düşük basınç kaybı ve homojen akış dağılımı sağlayarak en iyi hücre performansının oluşturabileceği gözlenmiştir. Sonuç olarak anot GDE için kare delikli geometriye sahip bir desen kullanılarak hücre içi su transferinin iyileştirilebileceği, oluşan oksijen gazını ve tüketilemeleyen suyun hücre dışına daha hızlı ulaştırılması sağlanarak PEM elektrolizörlerde performans artışı sağlanabileceği belirlenmiştir.