Düşük irtifa insansız hava araçları için 150 watt`lık PEM yakıt pili sistemi geliştirilmesi

Abstract

Mevcut pillerin şarj-deşarj problemi ve askeri operasyonların batarya kapasitesi ile sınırlı olması farklı enerji kaynaklarının kullanılmasını gerektirmiştir. Bu araçların bataryalarının yerine düşük sıcaklıkta çalışan, sessiz, şarj deşarj problemi olmayan, yüksek enerji yoğunluğuna sahip, operasyon süresi hidrojen gazının miktarı ile orantılı olan PEM yakıt pillerinin kullanılması düşünülmüştür.Tez kapsamında, yakıt pili performansını etkileyen iki farklı akış alanı tasarımı için hız ve basınç dağılımını gösteren sayısal çalışma yapılmış ve tasarımlar karşılaştırılmıştır. Daha sonra kompozit grafit plakalar ile tasarımlar imal edilmiş ve deneysel çalışma ile performansları ölçülmüştür. Performans çalışmaları sonunda akış alanı belirlenmiş ve daha sonra ısıl iletim katsayısı yüksek olan ve mukavemeti kompozit grafitten daha iyi olan alüminyum plakalar akış plakası olarak test edilmiştir. Alüminyumun korozyona uğramaması için gümüş ile kaplanmıştır. 10 hücreli, 100 cm2 aktif alanlı PEM yakıt pili yığını imal edilmiş ve performans testleri yapılmıştır. Bu yığına ait kütlesel dağılım belirlenerek insansız hava araçları için hafifletilmesi ve çevre elemanlarının belirlenmesi çalışması yapılmıştır.

The current battery charge-discharge problems and the limited battery capacity of military operations has required the use of different energy sources. Alternative to the batteries in these vehicles, PEM fuel cell are under consideration due to low- temperature and quiet operation, no charge or discharge problem with high energy and long service life depending on the amount of hydrogen.In the thesis, two different flow fields are designed and compared numerically by investigating the velocity and pressure fields. Then these designs are manufactured from a graphite plate and their performances are measured experimentally. After that the final design is decided and the similar studies are performed for aluminum plates which have relatively higher thermal conductivity and mechanical straight. Before the tests, the aluminum plates are coated with a silver paste to avoid corrosion. A 10-cell stack each having 100 cm2 active area is constructed and the performance measurements are performed. The weight distribution of this stack is determined and the studies are conducted to reduce the weight and to determine the balance of plant elements for the application of unmanned aerial vehicles.