Polimer elektrolit membranlı (PEM) ve doğrudan metanol yakıt pilinde (DMYP) akım yoğunluk dağılım ölçümleri

Abstract

Yakıt pili araştırmalarında gittikçe popüler hale gelen düşük güç uygulamalı, Doğrudan Metanol Yakıt Pillerinin (DMYP) hala halledilmesi gereken bazı teknik problemleri vardır. Yüksek miktarda kıymetli metal yüklemesi ve yakıtın enerjiye yetersiz çevrimi büyük problemler arasında yer almaktadır. Bu yüzden DMYP'nin ticarileşmesine yardımcı olacak, düşük maliyet, yüksek verimli dönüşüm manasına gelen iyileştirmeler, çok büyük önem arzetmektedir. Aktif yüzey alanında meydana gelen reaksiyonların yerinin ve doğasının anlaşılması, bu iyileştirmeler için çok önemli bilgi ve alt yapı sağlayacaktır. Akım yoğunluğu bu reaksiyonların doğrudan sonucudur ve dağılımının ölçümü bizi tepkime kinetiği ve dağılımına götürecektir. Bu tez hücre üzerindeki akım yoğunluğu dağılımını ölçmeye yarayan bazı teknikler üzerine odaklanmıştır. Ayrıca diğer tekniklerin yardımıyla yeni bir tekniğin de uygulamasını içermektedir. Farklı çalışma parametrelerinin hücre ve sistem performansı üzerine etkilerinin anlaşılabilmesi için akım yoğunluğu dağılımı incelenmiştir. Bu amaçla tek bir ölçüm hücresi ve ölçüm ünitesi kullanılmıştır. Ölçüm ünitesi, bölmelendirilmiş bir plakadan ve direnç olarak kullanılacak bakır tellerden oluşmaktadır. Bölgesel akım yoğunluklarının hesaplanabilmesi için her bir direncin ucundaki potansiyel farklar ölçülmüş ve bu değerler çalışan bir yakıt hücresinde akım dağılımını elde etmek için kullanılmıştır.

Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) as being a popular low-watt, low power application in the fuel cell research has still some technical problems to overcome. High precious metal loading and insufficient conversion of fuel to energy are among major problems. So, improvements on these topics that would help commercialization of DMFCs, which means low cost and high efficient conversion, are very important. Identification of the place and nature of reactions taking place over the active surface area will provide us very important information and infrastructure for these improvements. The current density is the direct consequence of these reactions and measurement of its distribution will lead to the reaction kinetics and distribution. This thesis is focused on some techniques that will be applied for measuring the current density distribution over the fuel cell. It also includes applying of a new technique by the help of the other techniques. In order to understand the effect of the different operating parameters on the performance of the fuel cell and all the system, the current density distribution has been analyzed. For this purpose, a single cell and a measuring unit will be employed. The measuring unit consists of a segmented plate, and copper wires that are used as resistors. To calculate the local current densities, the potential differences of each resistor have been measured and then these values have been used to get the current distribution in the operating fuel cell.