Elektrikli taşıtlarda PEM yakıt hücreleri için metal tabanlı akış plakalarının modellenmesi ve kaplanarak geliştirilmesi

Bu tezin amacı, gelecekte yaygınlaşması öngörülen temiz ve çevreci enerji üreteçlerinden biri olan hidrojen yakıt pillerinden elde edilecek gücü arttırmaktadır. Bunun için akış plakaları adı verilen ve hücre için hayati özelliklere sahip plakaların hem tasarımsal olarak hem de malzeme yapısı olarak geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Hücredeki akış plakaları üç farklı yaklaşımla yeniden tasarlanmıştır. Tasarlanan bu akış plakaları CATIA V5 programında modellenerek, ANSYS programında simüle edilmiştir. Yakıt hücrelerinin akım yoğunluğu değerleri, basınç, sıcaklık, hidrojen, oksijen, su ve reaksiyon ısı kaynağı dağılımları elde edilmiş ve kıyaslanmıştır. Bu aşamanın neticesinde, üçlü serpantin modeline kıyasla en yüksek net güç çıkışı sağlayan model üretilmek ve deneysel olarak test edilmek için belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında metalik akış plakası EPD yöntemi kullanılarak çoklu bir malzeme yapısı ile kaplanıp, akış plakasının malzemesinin yüzey temas direnci ve korozyon akım yoğunluğunun iyileştirilmesi amaçlanmıştır. EPD yöntemi ile alüminyum, nikel ve 316L paslanmaz çelik numunelerin üzerine Ni/Cr/Ta/grafen kompozisyonuna sahip bir kaplamanın yapılması sağlanmıştır. Kaplama işlemleri sonrası yakıt hücrelerindeki akış plakaları için kritik parametreler olan arayüzey temas direnci (ICR) ve korozyon akım yoğunluğu (Icor) değerleri ölçülmüştür. Ayrıca, kaplamaların yüzey karakterizasyonları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağıtıcı X-ışınları spektroskopisi (EDX) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Nihai olarak en yüksek net güç sağlayan akış plakası modeli ve en uygun malzeme yapısında akış plakası üretilerek, tek hücreli bir yakıt pili yapısında deneysel olarak test edilmiştir. Nihai olarak literatüre özgün bir akış plakası modeli sunulmuştur.