PROTON ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) ELEKTROLİZÖRÜN SAYISAL İNCELENMESİ VE DENEYSEL DOĞRULANMASI

Abstract

Bu çalışmada Proton Elektrolit Membranlı (PEM) elektrolizör hücresinde meydana gelen fiziksel ve elektrokimyasal olaylar ve hücre voltajı, akım yoğunluğu gibi çalışma parametrelerinin hücre performansına etkileri sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Elektroliz hücresinde akış, kütle transferi, şarj korunumu ve elektrokimyasal olayları karakterize eden denklemler COMSOL Multiphysics ticari yazılımı ile çözülmüştür. Deney düzeneğinde 50 cm 2 aktif alana sahip membran elektrot grubu (MEG) kullanılırken, anotta gözenekli titanyum, katotta gaz difüzyon tabakası olarak karbon kâğıt kullanılmıştır. Ölçülen deneysel sonuçlar hesaplanan sayısal sonuçlarla karşılaştırılmış, özellikle yüksek akım yoğunluklarında sayısal modelin hücre davranışını tahmininde öngörülen hata ile doğru sonuç verdiği görülmüştür. Bu durumun modelde yapılan eş sıcaklık kabulünden kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Sayısal sonuçlar kanal boyunca oksijen ve hidrojen konsantrasyonlarının arttığını göstermiştir. Hidrojen üretimi 1,48 V ’da başlarken akım yoğunluğu arttıkça hidrojen üretiminin de arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca voltaj verimi sayısal çözümde 0,809 iken deneyselde 0,871 olarak tespit edilmiştir.