Yakýt pilleri verimlilikleri ve çevreye daha az zarar vermelerinden dolayý geleceðin alternatif enerji kaynaðýna aday olmaktadýr. Yakýt pillerinde kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüþtürülmektedir. Bu nedenle kimyasal reaksiyondan maksimum güç elde edilmesi amaçlanmaktadýr. Yakýt pillerinde termodinamik analizle kayýplar belirlenirken ýsýl verim ve ekserji verimleri hesaplanmaktadýr. Bu analizlerin sonucunda tersinmezliklerin belirlenerek yakýt pilinde iyileþtirmeler yapýlabilmektedir. Bu çalýþmada hidrojen/oksijen yakýt pilinin beþ farklý çalýþma sýcaklýklarýnda (300 K, 400 K, 500 K, 600 K ve 1000 K) maksimum iþ, maksimum birinci yasa verimi, ekserji verimi ve ideal açýk devre gerilimi hesaplanmýþtýr. Genel bir yakýt pili tepkimesinde Gibbs fonksiyonu ve Nernst denklemi kullanýlarak hesaplamalar gerçekleþtirilmiþtir. Termodinamik analizler neticesinde yakýt pili çalýþma sýcaklýðýnýn deðiþimi ýsýl verimi ve ekserji verimi etkilediði görülmüþtür. Ýdeal yakýt pilinden elde edilen maksimum elektrik gücü sýcaklýk artýþý ile azalmaktadýr. Çalýþmada 300 K sýcaklýkta 228509 kJ/kmol maksimum elektrik gücü hesaplanmýþtýr. Yakýt pillerinde çalýþma sýcaklýðý artýþý verimi düþürmektedir. Çalýþmada 300 K ve 900 K sýcaklýkta ýsýl verimler sýrasýyla %95 ve %80’dir. Ýdeal yakýt pili voltajý ise sýcaklýk artýþý ile azalmaktadýr. Sýcaklýðýn 700 K olduðu durumda ideal pil voltajý 1.08 V iken 1000 K olduðu sýcaklýkta 1 V olarak hesaplanmýþtýr. Yakýt pilinden farklý sýcaklýklarda tüketilen elektrik gücünün sabit 2.7 kW olmasý durumu ele alýnarak ekserji veriminin sýcaklýkla deðiþimi belirlenmiþtir. Çalýþma sýcaklýðýnýn 1000 K ve 500 K olduðu durumlarda ekserji verimi sýrasýyla %77 ve %67 olarak hesaplanmýþtýr. ORCID NO: 0000-0001-5542-4853
Anahtar Kelimeler: Yakýt Pili, Hidrojen, Isýl Verim, Ekserji Verimi
|
