Akış alanlarının polimer elektrolit membran yakıt hücreleri (PEMFC) performansı üzerindeki etkisi - Öztürk, Şevval
Günden güne ilerleyen teknolojik gelişmeler, sanayileşme sürecinin getirdiği yenilikler ve nüfus yoğunluğundaki artış ile birlikte enerji kaynakları yetersiz kalmaya başlamıştır. Azalan fosil kaynaklara alternatif enerji çeşitleri arayışı ile birlikte yakıt hücreleri için yapılan çalışmalar yıllar içerisinde artış göstermektedir. Temiz, çevre dostu ve sürdürülebilir bir enerji kaynağı olan yakıt hücreleri kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik veya ısıya dönüştürebilen sistemlerdir. Çalışma prensibi değerlendirildiğinde bir pil gibi çalışmasının yanında sisteme oksijen beslemesi yapıldığı takdirde geleneksel piller gibi şarj ihtiyacı duymamaktadır. Yakıt pillerinin çalışma performansını etkileyen basınç ve sıcaklık gibi çalışma parametreleri ile birlikte hücre içerisindeki bileşenleri geometrik özellikleri de doğrudan pil performansına etki etmektedir. Bu çalışma ile yakıt hücresinin bileşenlerinden olan bipolar tabaka üzerinde yer alan akış kanallarının pil performansına etkileri incelenmiştir. Çalışmada, Ansys Fluent programı kullanılarak sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Paralel akış kanallı, ağ yapılı akış kanalı ve serpantin akış kanallı tasarımlar, 2 atm ve 70℃ sıcaklıkta çalışma parametreleri için hücrede basınç dağılımı, sıcaklık dağılımı, akım yoğunluğu, hız dağılımı ve bileşenlerin dağılımı gibi özellikler karşılaştırılmıştır. Bunların yanı sıra farklı hücre voltajları (0,4V, 0,5V, 0,6V, 0,7V, 0,8V ve 0,9V) için analizler gerçekleştirilerek polarizasyon eğrileri elde edilmiştir. Bu eğriler değerlendirildiğinde serpantin kanal tasarımına sahip hücrenin daha yüksek akım yoğunluğuna sahip olduğu görülmüştür. İncelenen diğer parametreler için ise her tasarımın birbirlerine göre üstün olduğu özellikler değerlendirilmiştir.