PEM elektrolizörlerin manyetik alan altındaki çalışma performansının incelenmesi ve katalizör geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MEHMET FATİH KAYA
Danışman: Nesrin Kayataş Demir
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında amaç Polimer Elektrolit Membran (PEM) Elektrolizörler'de manyetik alanın ve manyetik olarak modifiye edilmiş anot katalizör tabakanın hücre performansına etkilerini deneysel ve sayısal olarak incelemektir. Lorentz Kuvveti'nin ve kaldırma kuvvetinin beraber etki etmesi ile elektrot yüzeyine tutunan ve hücre içerisindeki reaksiyon oranının azalmasına sebep olan kütle transferi kayıplarının ve ohmik kayıpların azaltılması hedeflenmiştir. Oksijen üretim reaksiyonlarının oluştuğu anot tarafındaki katalizör yapısı, Kelvin Kuvveti'nin etkilerini incelemek için soy metal oksit yapıları ile beraber manyetik parçacıklarla modifiye edilmiştir. Bu amaçla öncelikle asidik ve bazik sulu elektroliz çözeltisine sahip hücrelerde sabit manyetik alan altında denemeler yapılmış, elde edilen %10-15'lik performans artışından sonra manyetik etkiler PEM elektrolizörler için de incelenmiş ve farklı su debilerinde %50'nin üzerinde performans artışı gözlenmiştir. Ancak yapılan çalışmalarda bu etkilerin manyetik alan yoğunluğunun miktarı ve diğer tasarım parametreleri ile sınırlı olduğu belirlenmiş, PEM elektrolizörün anot katalizör yapısının manyetik parçacıklarla modifiye edilmesi ile oluşacak değişimler araştırılmıştır. Manyetiklendirilmemiş ve manyetiklendirilmiş parçacıklarla hazırlananan membran elektrolit grubu ile yapılan testlerde de hücreden elde edilen akım yoğunluğunda, %90 IrO2-%10 Fe3O4 kompozit yapısı için iki kat, %80 IrO2-%20 Fe3O4 kompozit yapısında ise iki buçuk kat hücre performans artışı gözlenmiştir. Bu sayede yüksek maliyetli IrO2 katalizörünün de kullanım miktarı kayda değer şekilde azaltılarak literatüre yeni bir malzeme yapısı da kazandırılmıştır. Anahtar Kelimeler: PEM Elektrolizör, Lorentz Kuvveti, Kelvin Kuvveti, Magnetohidrodinamik, Hidrojen Üretimi