İnsansız hava araçlarına yönelik PEM yakıt hücresinin performansının iyileştirilmesinin deneysel analizi

Artan dünya nüfusu, enerjiye olan ihtiyacın da aynı hızla artmasına neden olmaktadır. Fosil enerji kaynaklarının kullanımı, sera etkisi, küresel ısınma ve asit yağmurları gibi çevreye ciddi zararlar vermektedir. Ayrıca, bu kaynakların sınırlı olması, insanları alternatif enerji kaynaklarına yönelmeye zorlamaktadır. Alternatif enerji kaynakları arasında en önemlilerinden biri yakıt hücreleridir. Yakıt hücreleri, elektrokimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürerek yüksek verimlilik sağlar ve çevreye zarar vermez. Temel olarak iki elektrot arasına yerleştirilen elektrolitten oluşan yakıt hücrelerinin verimliliği, çeşitli parametrelere bağlıdır. Bu hücreler arasında Proton Elektrolit Membranlı (PEM) yakıt hücresi, düşük işletme sıcaklıklarında yüksek performans göstermesi ve kolay taşınabilir olması nedeniyle öne çıkmaktadır. Bu çalışmada 5 cm2 aktif alana ve Nafion 212 Membrana sahip tek hücreli bir PEM yakıt hücresi kullanılarak oda sıcaklığında 0,5 bar ve 2 bar sabit basınç altında ve farklı işletme sıcaklıklarında deneyler yapılmıştır. Yapılan deneylerde ortaya çıkan değerler, hassas ölçüm cihazlarıyla kayıt altına alınmış ve deney sonuçları analiz edilmiştir. Analiz edilen deney sonuçları, PEM yakıt hücrelerinin optimal çalışma sıcaklığının 80°C civarında olduğunu ve bu sıcaklığın hem yüksek güç yoğunluğu hem de kararlı hücre gerilimi sağladığını göstermektedir. 2 bar sabit basınç, 0,5 bar basınca göre daha yüksek performans sağlamaktadır. Ancak, basınç artışının sistem maliyetleri ve güvenlik üzerindeki etkileri de dikkate alınmalıdır. Ayrıca, literatürde yapılan benzer çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve benzer değerler elde edildiği gözlemlenmiştir. Bu çalışmada yüksek sıcaklıklarda elde edilen performans artışının pratik uygulamalarda malzeme dayanıklılığı ve uzun ömür açısından dikkatle değerlendirilmesi gerektiği vurgulanmıştır.