Doğal gaz yakıtlı katı oksitli yakıt pilleri için izotermal buharlı yakıt dönüştürücü optimizasyonu ve dizaynı

Abstract

Bu tezde doğalgaz ile çalışan katı oksitli yakıt pillerinde kullanılmak üzere küçük boyutlu, ısı değiştirici tipinde, izotermal buharlı yakıt dönüştürücü sayısal modeli kurulmuştur. Bilgisayarda söz konusu sayısal modelin oluşturulmasında ticari COMSOL 3.5a uygulama programı kullanılmıştır.Yakıt dönüştürme işlemindeki katalitik reaksiyonlar için gerekli olan ısının, katı oksitli yakıt pilinden çıkan sıcak yanma gazlarından elde edilmesi düşünülmüş, böylece ısı değiştiricinin bir tarafından bu gazların geçmesi tasarlanmıştır. Isı değiştiricinin diğer tarafında içinde katalistin bulunduğu ve üzerinden doğalgazın büyük kısmını oluşturan metan gazı ile su buharı karışımının geçtiği bölge bulunmaktadır. Katalist taneleri nedeni ile bu bölge gözenekli bir ortam olarak modellenmiştir.Kurulan sayısal model ile yakıt dönüştürücü çıkışında elde edilen hidrojen miktarı ile değişen model parametrelerine bağlı olarak bu miktarın değişimi incelenmiştir.

In this thesis, it has been modelled a compact heat exchanger type isothermal steam reformer for solide oxide fuel cells fed by natural gas. It has been used the commercial CFD code COMSOL 3.5a for modelling the steam reformer.It has been considered that the heat for the endothermic catalytic reactions in the steam reforming processes is gained from the hot exhaust gases from of the solide oxide fuel cell. Thus it has been modelled that these hot gases flow through one side of the heat exchanger. In the other side of the heat exchanger, there is the catalyst area in which the mixture of steam and methane flows. This area has been modelled as a porous medium because of the catalyst particles.It has been investigated that the hydrogen yield at the exit of the steam reformer and that the change of amount of the hydrogen yield connected with various model parameters.