Farklı çalışma parametrelerinde katı oksit yakıt pillerinin sayısal analizi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2012

Öğrenci: SILA AKSONGUR

Danışman: ŞENOL BAŞKAYA

Özet:

Katı oksit yakıt pilleri (KOYP), direkt olarak elektro-kimyasal reaksiyonlarla kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren, yüksek sıcaklıklarda (6001000°C) yüksek enerji dönü şümü sağlayan sistemlerdir. Bir KOYP hücresi temel olarak Membran Elektrot Grubu (MEG) ve interkonektörlerden oluşmaktadır. KOYP performansı MEG malzemeleri ve dizaynı (elektrolit destekli, anot destekli; düzlemsel, tübular) hücre dizaynı, çalışma koşulları (sıcaklık, basınç, konsantrasyon, debi, vb.) gibi çeşitli parametrelere bağlıdır. Bu parametrelerin her biri araştırmacılara konu olmaktadır. Birçok araştırmacı bu parametrelerin değerlendirmesinde sistemi sayısal olarak modellemeyi kullanmaktadır. Bu çalışmada KOYP tek hücrenin elektrik performansı ve sıcaklık dağılımını incelemek için üç boyutlu bir KOYP modeli geliştirilmiştir. KOYP modelinin ticari bir sayısal akışkanlar dinamiği kodu olan FLUENT programı ile sayısal çözümü yapılmıştır. Geliştirilen model yapılan deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Doğrulanması yapılan model üzerinde çalışma sıcaklığı (700750 ve 800oC), yakıt/hava akış yönü, yakıt/su buharı oranı, yakıt/hava debi değişimi ve elektrolit kalınlığı gibi parametrelerin KOYP performansına etkileri incelenmiştir. Bu çalışma sonuçlarına bağlı olarak en iyi elektriksel performans ve yüksek termal stabilitiye göre çalışma parametreleri optimize edilmiştir.