Proton Exchange Membrane Fuel Cells: Thermodynamics, Components and Applications

Abstract

Proton değişim membran (PEM) yakıt hücreleri yakıtta depolanan kimyasal enerjiyi doğrudan ve verimli bir şekilde elektrik enerjisine dönüştüren, tek yan ürün olarak suyun oluştuğu; enerji kullanımımızı, kirletici emisyonları ve fosil yakıtlara bağımlılığı azaltma potansiyeline sahip bir teknolojidir. Uzun yıllardır süren araştırma ve geliştirme çalışmaları neticesinde ticarileşmeye başlayan PEM yakıt hücrelerinin geleneksel teknolojilere alternatif olabilmesi için hala aşılması gereken zorluklar vardır. Sürdürülebilirlik, dayanıklılık ve maliyet gibi zorlukların aşılabilmesi için PEM yakıt hücrelerinin çalışma prensibinin, termodinamiğinin ve araştırma çalışmaları hala devam eden bileşenlerinin görevlerinin detaylı olarak irdelenmesi; ayrıca potansiyel uygulama alanlarının bilinerek geliştirme çalışmalarının bu yönde devam etmesi gerekmektedir. Yapılan derleme çalışmasında, PEM yakıt hücresinin teorisinin detaylı bir biçimde incelenmesinin yanı sıra; dünya literatüründe devam eden çalışmalar ile ilgili bilgi verilmiş ve keşfediliş tarihinden bu yana olan uygulama alanları özetlenmiştir.

Evsel Kojenerasyon Sistemleri

“…Böylelikle elektrotlarda gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar sonucu üretilen elektronlar dış bir devreden dolaşarak doğru akım (DC) üretilir. Kullanılan yakıt, elektrolit çeşidi (elektrolitten geçen iyon tipi) ve uygulama sıcaklığı gibi parametreler yakıt hücresi çeşitlerinde farklılıklar göstermektedir (Karanfil, 2020). Mikro kojenerasyon sistemlerinde uygulanan en popüler yakıt hücresi çeşitleri polimer elektrolit membran yakıt hücreleri (PEMYH) ve katı oksit yakıt hücreleridir (KOYH) (Ramadhani vd., 2019).…”

Enerji Verimli Binalar İçin Yakıt Pili Kojenerasyon Sistemlerinin İncelenmesi

“…PDMYP sistemlerinde güç üretim aralıkları 50W ile 250kW arasında değişmektedir. Evsel ve küçük ticari binalarda genellikle 10 kW'ın altındaki yakıt pili uygulamalarında kullanılırlar [61]. PDMYP, yüksek güç yoğunluğuna sahip olmakla birlikte düşük sıcaklılarda çalışması sonucunda yüksek verim sağlamaktadır.…”

“…Sahip oldukları yüksek verim sayesinde, binalardaki kojenerasyon sistemlerinde ve otomobillerde tercih edilirler. Ayrıca çalışma esnasında gürültü oluşturmaması ve saf suyun dışında atık oluşturmamasından dolayı bu uygulama alanlarında tercih edilen hücrelerdir [61,63].…”