II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

262
aynı yönde akması) akış tasarımının pil içi sıcaklık gradyentini böylece termal
stresleri azalttığı sonucuna varılmıştır.
Recknagle ve ark. [2] düzlemsel KOYP tek hücresi için üç boyutlu ısı ve kütle transferini
ticari bir program yardımı ile incelemiştir. Akış tasarımlarının, pil içi sıcaklık,
akım yoğunluğu ve madde dağılımlarının üzerine olan etkisi ayrıca çalışılmıştır.
Çapraz, paralel ve karşı akış tasarımları aynı kütle debisinde farklı akış sıcaklıklarında
ele alınmıştır.
Yakabe ve ark.[1] çalışmasına benzer olarak, aynı yakıt kullanımı ve ortalama
sıcaklıkta, aynı yönde paralel akış tasarımını en düzgün sıcaklık dağılımını ortaya
koymuştur.
Wang ve ark. [3] düzlemsel KOYP için temel kütle, momentum, enerji ve elektriksel
şarj korunumuna dayanan detaylı bir sayısal çalışma sunmuştur. KOYP çalışma
koşulları ve anot yapısının pil performansına olan etkisi incelenmiştir. Çalışmada
elde edilen sonuçlar, aynı yönlü paralel tasarımının düşük sıcaklık gradyenti, daha
düzgün sıcaklık ve akım yoğunluğu dağılımları ortaya koyduğunu doğrulamıştır.
Ayrıca, daha ince ve daha gözenekli anot yapısının pil potansiyelini arttığı bulunmuştur.
Pasaogullari ve Wang [4] elektrokimyasal kinetik ile çok boyutlu gaz dinamiği ve
çok elemanlı madde transferini bir arada içeren üç boyutlu KOYP modeli geliştirmiştir.
Geliştirilen model kullanıcı eklentilerine izin veren bir ticari programa aktarılmış
ve çözülmüştür. Çalışmanın sonucunda aynı yönlü paralel akış tasarımının
avantajı benzer olarak ortaya koyulmuştur.
Literatürde KOYP ve KOYP sistemi için farklı özellikler üzerine birçok çalışma
mevcutken, KOYP çalışması sırasında pil içi sıcaklık ölçümü üzerine olan çalışmalar
sınırlı olduğu gözlemlenmiştir. Bu ölçümler gerek farklı çalışma koşullarındaki
pil içi sıcaklık dağılımını belirlenmesi gerekse de sayısal ve matematiksel model
çalışmalarının doğrulanması açısından son derece önemli olmaktadır.
Ayrıca sıcaklık gradyentinden oluşan termal gerilmeler elektrot-elektrolit ara
yüzeyinde iki farklı malzemenin farklı ısıl genleşme katsayısına sahip olmasından
dolayı tabakalar arasında bozulmalara yol açmaktadır. Bu bozulmalar zamanla
KOYP’nin ara yüzey bölgelerinde değişimlere neden olarak performansın düşmesine
yol açacağı gibi seramik elektrolitin kırılmasına kadar varan bozulmalara
sebep olabilmektedir. Sıcaklık gradyentinin belirlenmesi KOYP elektrot-elektrolit
ara yüzeyinde gerçekleşen gerilmelerin tahmini ve iyileştirme çalışmaları için
önem arz etmektedir.
Bu yüzden bu çalışmanın ana amacı, pil içi sıcaklık dağılımı gibi benzer kritik
parametreler ve farklı pil çalışma koşullarında performansın ölçümü için deneysel
sistem kurulması ve KOYP için akış, pil içi sıcaklık ve madde dağılımlarını detaylı