Biyokömür yakıtı kullanılan doğrudan karbon yakıt pilinin modellenmesi

Doğrudan karbon yakıt pileri yüksek sıcaklıkta çalışan, yakıt olarak katı karbonu kullanan ve karbondaki kimyasal enerjiyi elektrokimyasal reaksiyonlarla elektriğe dönüştüren sistemlerdir. Kullanılan yakıtın ve oluşan ürün gazının farklı fazlarda olması sebebiyle yakıt kullanımı %100 olabilir. Bu çalışmada yenilenebilir, temiz ve alternatif karbon yakıt olarak biyokütleden türetilen biyokömürün kullanıldığı yakıt pili performansı, Matlab programı ile modellenerek belirlenmiştir. Hücre sıcaklığının, karbonun iletkenliğin, yoğunluğunun ve büyüklüğünün yakıt pili gerilimi üzerindeki etkileri bu modelleme yardımıyla görülmüştür. Modelleme yapılırken yakıt pili performansını etkileyen 3 ana kayıp değerlendirilmiştir. Elektrokimyasal reaksiyondan kaynaklanan aktivasyon kayıpları, iyonik ve elektronik iletime bağlı omik kayıplar ve taşıma nedeniyle oluşan konsantrasyon kayıplarıdır. Bu çalışmada incelenen tüm polarizasyon kayıpları sıcaklığa oldukça bağımlılık göstermiştir. Katot elektrodunda gerçekleşen aktivasyon ve konsantrasyon kayıpları anot elektrodunda gerçekleşen aktivasyon ve omik kayıplardan küçük çıkmıştır. Yakıt pili performansını azaltan en büyük etken direnç kayıplarıdır. Kullanılan yakıtın ve elektrolitin elektriksel iletkenliği omik kayıpları etkilemektedir. Biyokütlenin elektriksel iletkenliğinin yüksek olduğu değerlerde grafit kullanılan sistemlere yakın performans değerleri bulunmuştur. Yakıt hücresi gerilimi, maksimum gerilimden polarizasyon kayıpların çıkartılmasıyla bulunmuştur. Yüksek iletkenliğe sahip biyokömürün yakıt olarak kullanıldığı yakıt hücresinde 0,2-0,3 volt arasında 170-190 〖W/m〗^2 güç yoğunluğu elde edilmiştir.