Metal hidrid yataklarında hidrojen soğurulmasının sayısal analizi

Abstract

METAL HIDRID YATAKLARDA HİDROJEN SOĞURULMASININ SAYISAL ANALİZİ (Yüksek Lisans Tezi) Muhittin BİLGİLİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Temmuz 2003 ÖZET Hidrojen, hidrojen enerjisi, hidrojen enerjisi depolama da kullanılan farklı yöntemler açıklanmış ve bunlardan alternatif bir yöntem olan hidrojenin metal hidridlerde depolanması üzerinde bir matematiksel model oluşturulmuştur. Çalışmada gözenekli metal yataklarda hidrojen gazı soğurulması ısı ve kütle transferi yönünden, iki boyutlu olarak silindirik koordinatlarda sayısal olarak analiz edilmiştir. Yüksek soğutma etkisi için eş merkezli iki silindir arasındaki gözenekli metal ortam seçilmiş ve metal yatak, iç ve dış yüzeylerden sıvı akışkan ile soğutulmuştur. Gözenekli metal ortam olarak, Lantanyum-Nikel (LaNi5 ) metal yatak seçilmiş ve hidrojen soğurulmasının sayısal olarak analizi yapılmıştır. Radyal ve eksenel yönlerde metal hidrid sıcaklıklarının zamanla ve konumla değişimleri ve hidrojen / metal (H/M) oranlarının zamanla değişimleri Sayısal Akışkanlar Dinamiği (SAD) programı kullanılarak hesaplanmıştır. Hidrid oluşumunun soğuk yüzeyler üzerinde daha hızlı şekilde meydana geldiği gözlenmiştir. Sonuçlar literatürde farklı geometriler ve metal ortamlar için verilen sonuçlar ile karşılaştı rılmıştır.Bilim Kodu : 920 Anahtar Kelimeler : Hidrojen Soğurulması, Hidrojen Enerjisi, Metal Hidrid, Matematiksel Modelleme. Sayfa Adedi : 144 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Ö. Ercan ATAER

Ill NUMERICAL ANALYSIS OF HYDROGEN ABSORBTION IN METAL HYDRIDE BEDS (M.Sc. Thesis) Muhittin BİLGİLİ GAZI UNIVERSITY INSTUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY July 2003 ABSTRACT Hydrogen, hydrogen energy, different storage methods of hydrogen energy were summarized and a mathematical model was developed on an alternative method of hydrogen storage in metal hydrides. Two dimensional heat and mass transfer were analyzed for hydrogen absorption in porous metal beds using cylindrical coordinates. For high cooling rates an annular geometry was selected for the porous metal bed, and the bed was cooled by fluid on both internal and external surfaces. Absorption process was analyzed numerically for the porous Lanthanum Nickel (LaNi5) metal bed. The variations of the metal hydride temperature and hydrogen / metal (H/M) atomic ratio were calculated in the radial and axial directions by using a Computational Fluid Dynamics (CFD) program. It has been observed that hydride formation takes place faster near the cold boundaries. The results were also compared with numerical outcomes given in the literature for different geometries.IV Science Code : 920 Key Words : Hydrogen Absorption, Hydrogen Energy, Metal Hydride, Mathematical Modelling. Page Number : 144 Adviser : Prof. Dr. Ö. Ercan ATAER