Polimer elektrolit membranlı yakıt hücresi için model geliştirilmesi ve comsol programı ile simülasyonu

Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Hücreleri (PEMYH) kolay çalıştırılma, yüksek akım ve güç yoğunluğu, düşük çalışma sıcaklığı ve buna bağlı olarak düşük miktarda atık ısı ile taşınabilir ve hareketli sistemlerde yaygın olarak kullanılan enerji dönüşüm sistemlerinden biridir. PEMYH'nin çalışması ve performansı ile ilgili pek çok çalışma bulunmasına rağmen karmaşık yapılarından dolayı çözülmeyi bekleyen çok fazla problem bulunmaktadır. PEMYH araştırmalarında başvurulan çözüm teknikleri içinde bilgisayarlı modelleme ve simülasyon PEMYH uygulamaları için umut vadeden bir araştırma yöntemidir. Pek çok araştırmacı daha iyi modeller geliştirebilmek için PEMYH'nin çalışmasını bilgisayar ortamında taklit etmeye çalışmaktadır. Tüm modellerin diğerlerine göre avantajları ve dezavantajları bulunmakla birlikte halen geliştirilmeleri gerekmektedir. Bu çalışmada literatürde bulunan önceki çalışmalardan iki boyutlu bir PEMYH modeli belirlenmiş ve COMSOL Multiphysics v5.1 programı kullanılarak simülasyonu yapılmıştır. Gaz kanallarındaki serbest akış için Navier-Stokes, gözenekli ortamdaki akış için Brinkman, kütle transferi için Maxwell-Stefan ve akım yoğunluğu için Butler-Volmer denklemleri COMSOL v5.1 programı aracılığı ile numerik olarak çözülmüş ve akışkanların (H2, hava, su) PEMYH içerisindeki serbest ve gözenekli ortamdaki akışları, iyonların (H+) konsantrasyon dağılımları ve elektrolit potansiyeli dağılımı elde edilmiş; polarizasyon eğrisi çizilmiş ve önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalarda tez kapsamında oluşturulan simülasyon sonucu bulunan sonuçların literatürdeki çalışmalarda bulunan sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüş; farklar değerlendirilmiştir.