Alkali su elektrolizi ile hidrojen üretimi ve matematiksel analizi

Bu çalışmada, alkali su elektrolizi ile hidrojen üretimi için sistem tasarımı, deneysel çalışmalar ve matematiksel modelleme çalışmaları yapılmıştır. 3 farklı elektroliz sistemi tasarlanarak bu sistemler üzerinde voltaj-akım yoğunluğu performansına etki eden parametreler incelenmiştir. Tüm sistemler için elektrolit çözeltisi olarak potasyum hidroksit (KOH), elektrot olarak paslanmaz çelik ve Zirfon membran kullanılmıştır. Elektroliz Sistemi-1 (daldırma tipi) için elektrolit derişimi (0,30 M 0,50 M ve 0,75 M) ve anot-katot arası uzaklık (18 mm, 22 mm) için uygulanan voltaj değişimine göre akım yoğunluğu belirlenerek parametrik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Artan derişim ve azalan elektrotlar arası mesafe için hücre performansının arttığı belirlenmiştir. Elektroliz Sistemi-1 için matematiksel modelleme çalışmasının sonucunda deneysel verilerin model ile uyumluluğu ve parametreleri belirlenmiştir. Elektroliz Sistemi-2 ve Elektroliz Sistemi-3 (yığın tipi) için yapılan parametrik çalışmalar ile hücre performansı (V-i), hidrojen üretim hızı ve sistem verimi üzerinde elektrolit derişiminin (%10, %20, %30, %40), elektrotlar arası mesafenin (7 mm, 10 mm ve 13 mm) ve manyetik alanın (0 mT, 60 mT, 110 mT) etkisi incelenmiştir. Hücre performansının en yüksek değeri %30 derişim, 7 mm anot-katot arası mesafe ve 110 mT manyetik alan uygulanması koşullarında gerçekleşmiştir. Buna göre sistem verimi 240-1100 A/m2 aralığında ortalama olarak %79 (%30 KOH, 7 mm, 110 mT), %78 (%30 KOH, 7 mm, 60 mT) ve %70 (%30 KOH, 7 mm, 0 mT) olarak belirlenmiştir. Elektroliz Sistemi-2 için matematiksel analiz çalışması yapılarak %30 KOH kullanımının en iyi performansı gösterdiği görülmüştür.