Yüksek sıcaklıkta çalışan proton değişim membranlı yakıt piline dayalı kojenerasyon sistemlerinin modellenmesi ve simülasyonu

Bu tez, bir HT-PEMFC sistemi hücre ve sistem seviyelerinde modelleme çalışmaları ile incelenmiştir. İlk olarak, hidrojen ve karbon monoksit içeren gaz karışımı ile beslenen bir HT-PEMFC'nin bir boyutlu, yarı deneysel ve kararlı durumda modeli geliştirilmiştir. Bu modelin bazı parametreleri, farklı Pt yüklemesi ve hücre sıcaklığı değerleri için bir HT-PEMFC üzerinde gerçekleşen deneysel veriler kullanılarak ayarlanmıştır. Bazı önemli parametrelerin (çalışma hücresi sıcaklığı, Pt yüklemeleri, PA yüzdesi ve CO miktarı) yakıt hücresinin performansına etkisi belirlenmiştir. İkinci olarak, bir HT-PEMFC yığını, bir ısı değiştirici ve bir pompa içeren basit kojenerasyon sistemin matematiksel modeli geliştirilmiştir. Bu model kurum içi yapılan deneysel veriler kullanılarak doğrulandıktan sonra, anot stokiyometrik oranın elektriksel ve basit kojenerasyon verimleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ek olarak, bir vaka çalışmasında her ay için sıcak suyun ortalama sıcaklığı hesaplanır. Son olarak, doğal gazı elektriğe ve ısıya dönüştüren bir kojenerasyon sistemi (HT-PEMFC, SMR, WGS ve brülör içeren) için termodinamik model, enerji ve ekserji analizleri ile geliştirilmekte ve araştırılmaktadır. Bazı kilit parametrelerin (örn. buhar-karbon oranı (SCR), yakıt hücresi çalışma sıcaklığı, anot stokiyometrik oranı ve katot stokiyometrik oranı) sistem performansı üzerindeki (elektriksel verimi, ekserji verimi ve kojenerasyon verimi) etkileri enerji ve ekserji analizleri kullanılarak parametrik olarak incelenmiştir. Kojenerasyon sistemindeki her bir bileşenin ekserji yıkımları da bu parametrelere göre incelenir.