Pem yakıt hücreli araçlarda termal ve su yönetim sistemlerinin teorik ve nümerik incelenmesi

Abstract

Günümüzde yaşanan enerji krizi nedeniyle birçok endüstri yeni, yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynakları ve enerji sistemleri arayışına girmişlerdir. Otomotiv endüstrisi de benzer şekilde bu enerji krizi ve çevre kirliliği nedenleriyle içten yanmalı motor teknolojileri yerine alternatif tahrik sistemleri üzerine odaklanmıştır. Bu kapsamda proton değişim membranlı yakıt hücreleri ve teknolojileri yenilenebilir, temiz ve sürdürülebilir enerji konularında otomotiv endüstrisi için umut vadetmektedir. Bu noktada bu batarya sisteminin araçta kullanımı için termal ve su yönetim alt sistemleri bataryanın stabil, güvenli ve yüksek performansta çalışabilmesi için kritik önem arz etmektedir. Bu tez kapsamında binek bir araçta kullanılabilecek 100 kW güce sahip proton değişim membranlı yakıt hücresinin termal ve su yönetim kısımları bir boyutlu nümerik yöntem kullanılarak ele alınmış, farklı koşullar altındaki durumları incelenmiştir. Elde edilen bulguların ışığında binek bir araçta proton değişim membranlı yakıt hücresinin kullanılabilirliği ve sistem gereksinimlerinin sağlanabilirliği ortaya konulmuştur.

Due to the current energy crisis, many industries have been working on new, renewable and sustainable energy sources and energy systems. Similarly, the automotive industry has been focusing on alternative propulsion systems instead of internal combustion engine technologies due to this energy crisis and environmental pollution. In this context, proton exchange membrane fuel cells and its technologies are promising for the automotive industry in terms of renewable, clean and sustainable energy. At this point, thermal and water management subsystems for the use of this battery system in the vehicle have critical importance for the battery to work in a stable, safe and high performance. In this thesis, the thermal and water management subsystems of a 100 kW proton exchange membrane fuel cell that can be used in a passenger vehicle are handled using one-dimensional numerical method, and their situations under different conditions are examined. According to the results of this thesis, the usability of the proton exchange membrane fuel cell in a passenger vehicle and the availability of the system requirements have been demonstrated.