Pem hidrojen yakıt pili sistemleri için güç modülü tasarımı ve gerçeklemesi

Abstract

Günümüzdeki hidrojen enerjili araçlarda hidrojen enerjisini elektrik enerjisine çevirmek için diğer yakıt pili türlerine kıyasla birçok avantajı olduğu için Polielektrolit membran yakıt hücresi (PEMFC) kullanılmaktadır. Ancak PEMFC' nin araçlarda tekil enerji kaynağı olarak kullanılamamasına neden olacak dezavantajları mevcuttur. Bunlar çıkış gerilimlerinin sabit olmayışı, anlık tepki sürelerinin çok yüksek olması, anlık yüksek güç değerlerini verememeleri gibi kısaca sıralanana bilir. Bu sebeplerden ötürü yakıt pilleri ikincil enerji kaynakları(batarya, süperkapasitör vb.) ile beraber kullanılırlar. İki enerji kaynağının bir arada kullanılması ise hibrit bir tahrik sistemi tasarımı gerektirmektedir. Tahrik sistemi bünyesinde deneyde kullanılacak yakıt piline özel yakıt pilinin çıkış gerilimini ve çıkış akımı sabitleyen DC-DC dönüştürücü tasarımı ve gerçekleştirilmesi yapılmıştır. Tahrik sisteminde bulunan DC-DC dönüştürücünün akım sabitleme özelliği diğer akım sabitlemeyen DC-DC içeren tahrik sistemleri ile kıyaslanmış, önerilen tahrik sisteminin, toplam sistem verimini yüzde 18 arttırdığı gösterilmiştir.

Today, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) with many advantages over other fuels cells in terms of driving are used in Hydrogen-powered cars to convert hydrogen energy into electric energy. However, PEMFCs have obstructive downsides and cannot be used as a singular energy source in cars. The unstable output voltage, very high instantaneous response speed and not providing high enough instantaneous power ratings are some of the downsides. Due to this fact, fuel cells are used with supportive secondary energy sources such as supercapacitors and batteries. Hybrid Propulsion Systems are required to draw current from two different energy sources. In this Hybrid Propulsion System, supercapacitors are used as secondary energy sources.For the fuel cell that is used in this propulsion system, a custom DC-DC converter that secures the output voltage and output current of the fuel cell was designed and produced. The effect of current limiting DC-DC converter in this propulsion system was compared with other propulsion systems with DC-DC converts and 18% overall system efficiency increase was observed