II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

444
giderilmesi, bu sistemlerin verimlerini arttırmakta ve meydana gelebilecek olumsuzlukları
ortadan kaldırmaktadır.
Literatürde sızdırmazlık probleminin etkilerini incelemek ve bu problemlerin önüne
geçmek için çeşitli çalışmalar yer almaktadır. Ancak bu çalışmalar, farklı hücre
dizaynlarının geliştirilmesinden ziyade, kullanılan sızdırmazlık elemanına göre
yapılmıştır. Lin ve ark. [1] bir katı oksit yakıt pili yığını dizayn ederek bu dizaynda
sızdırmazlık elemanı olarak mika esaslı bir conta kullanmışlardır. Kullanılan ticari
bir analiz programı ile mika esaslı contanın yığın içerisinde meydana gelen ısıl
gerilmelere etkisini göstermek istemişlerdir. Bu işlem sırasında 0.6 MPa basıncını
optimum sıkışma basıncı olarak belirlemişlerdir. Kullanılan sızdırmazlık elemanının
daha önce kullanılan cam seramiğe göre yığın içinde meydana gelen ısıl gerilmeleri
önemli bir ölçüde etkilediğini belirlemişlerdir. Polimer elektrolit yakıt pilinin
(PEFC) uzun dönem çalışması sırasında sızdırmazlık elemanında meydana gelen
bozulmanın yakıt pili hücresine etkileri Schulze ve ark. [2] tarafından incelenmiştir.
Bu çalışmada sızdırmazlık elemanının, hidrojen ve oksijenin hücre içerisinde karışmasını
önlemek açısından önemli bir yere sahip olduğu vurgulanmıştır. Schulze
ve ark. [2] yakıt pili hücresini belirli bir süre çalıştırdıktan sonra hücreyi oluşturan
bileşenlerde meydana gelen değişiklikleri incelemişlerdir. Doğrudan temas halinde
olan membran ve silikon contanın bazı kısımlarında gözle görülebilir bozulmaların
olduğunu tespit etmişlerdir. Membranın, sızdırmazlık elemanı ile temas halinde
olan bu kısımlarının renk değişimine uğradıklarını görmüşlerdir. Elde edilen bu
gözlemlerle birlikte taramalı elektron mikroskobu ve enerji ayırıcı X-ray analizi ile
sızdırmazlık elemanı ve membrandaki değişimleri incelemişlerdir. Taniguchi ve
ark. [3] katı oksit yakıt pilinde sızdırmazlık malzemesi olarak kullandıkları seramik
fiberin ısıl çevrimler üzerinde olumlu etki yaptığını gözlemlemişlerdir. Bu çalışmalarını
yaparken 200 mm x 150 mm x 4 mm boyutlarında tekli yakıt pili hücresi
kullanmışlardır.
Literatürde PEM yakıt pili ve katı oksit yakıt pilinde sızdırmazlık üzerine birçok
çalışma olmasına rağmen PEM elektrolizörlerde sızdırmazlık konusunda herhangi
bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada yüksek basınçta (50 bar’a kadar) çalışan
PEM elektrolizörlerinde sızdırmazlık kapsamlı bir şekilde incelenmiş sızdırmanın
önlenmesi için birçok dizayn geliştirilmiş ve test edilmiştir.
2. Deney Düzeneği
Yüksek basınç PEM elektrolizörü sızdırmazlık çalışmalarında kullanılan deney
düzeneği Şekil 1’de verilmiştir. Su elektrolizör hücresine su tankından yüksek
basınç pompası ile gönderilmektedir. Elektrolizörün anot kısmına gelen su, bilgisayar
ile kontrol edilen güç kaynağından verilen elektrik enerjisi ile hidrojen ve oksijene
parçalanmaktadır. Oksijen ve bir miktar su anot tarafından su tankına iletilmektedir.
Daha sonra oksijen gazı oksijen tankına gönderilerek depolanmaktadır.