PEM tipi yakıt hücrelerinde tasarım ve işletme parametrelerinin hücre performansına etkisi

Yapılan bu tez çalışmasında, tek kanallı bir hücreden oluşan 1,5 〖cm〗^2 aktif alana sahip PEM yakıt hücresinde, anot akım toplayıcı plakaya 3 farklı sayıda engel yerleştirilerek geometri oluşturulmuş ve ANSYS Fluent 17.0 modülü kullanılarak analiz gerçekleştirilmiştir. Temel kimyasal ve termodinamik özellikler göz önünde bulundurularak oluşturulan tek kanallı hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli için engel ölçüleri sabit kalacak şekilde sınır şartları ve işletme parametreleri tanımlanmıştır. Yakınsamanın elde edildiği iterasyon sayısında yapılan çözümleme sonuçlarına göre farklı pil potansiyelleri için akım yoğunluğu ve güç polarizasyon eğrileri; basınç, sıcaklık, hız dağılım grafikleri ve çalışma basıncının etkilerini gösteren eğriler elde edilmiştir. Değişimleri gösteren polarizasyon eğrileri temel alınarak yakıt hücresi için optimum işletme parametreleri belirlenmiştir. Sonuçlar engelsiz tek kanallı yakıt hücresi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçlarına göre engellerin hücre modelinde sadece tek tarafta olmasından dolayı çok büyük farklar oluşmamış olup en iyi akım ve güç yoğunluğu 2 engelli yakıt hücresinde elde edilmiştir. Optimum pil potansiyeli 0,65V olarak belirlenmiş olup bu değerde 0,1743 A/〖cm〗^2 akım ve 0,1221 W/〖cm〗^2 güç yoğunluğu elde edilmiştir. Akışın engeller koyularak engellenmesi diğerlerine kıyasla daha fazla verim elde edilmesini sağlamıştır fakat engellerin arttırılması akış alanında sınırlamalar oluşturmuş ve en çok engel sayısında en az verim elde edilmiştir.