Alkali elektroliz sistemlerinde iki fazlı akışın incelenmesi

Abstract

ÖZET ALKALİ ELEKTROLİZ SİSTEMLERİNDE İKİ FAZLI AKIŞIN İNCELENMESİ HEKİMOGLU, Banu Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman :Doç. Dr. Mahmut D. MAT Eylül 2004, 87 Sayfa Bu çalışma kapsamında, alkali elektroliz olayında gaz çıkışı nedeniyle meydana gelen doğal konveksiyon teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Teorik programda sıvı ve gaz akısını karakterize eden ve çift fazlı akış prensibine dayanan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Matematiksel modeli oluşturan diferansiyel denklemler nümerik olarak çözülerek elektroliz kabı içindeki gaz çıkışı, gaz konsantrasyon dağılımı, gaz sıvı akış karakteristikleri incelenmiştir. Deneysel programda hem matematiksel hem matematiksel modeli geliştirmek hem de elektroliz olayını detaylı bir şekilde incelemek için bir deneysel düzenek kurulmuştur. Gaz çıkışı ve akış video-mikroskop düzeneği ile kaydedilmiş ve gaz konsantrasyon ve akış image işleme yöntemi ile incelenmiştir. Teorik ve deneysel sonuçlar elektrot üzerinde biriken gaz tabakasının elektrolit iletkenliğini azalttığını ve elektroliz verimini düşürdüğünü göstermiştir. Anahtar Kelimeler : Doğal konveksiyon, Çift fazlı akış, Elektroliz, Gaz oluşumu, Hidrojen ııı

SUMMARY INVESTIGATION OF TWO-PHASE FLOW IN ALKALINE ELECTROLYSIS SYSTEMS HEKİMOGLU, Banu Niğde University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Mahmut Dursun MAT Eylül 2004, 87 Sayfa In this study, natural convection occurring in alkaline electrolysis theoretically and experimentally investigated. In theoretical program, a mathematical model which is based on two phase flow principle is developed to characterize gas and liquid flow in the system. The differential equation which forms the mathematical model is numerically solved and gas evolution distribution of gas concentration and flow characteristics are investigated. In the experimental program an experimental setup is developed to investigate the electrolysis process in detail and to further develop the mathematical model. Gas evolution and flow is recorded with video-microscope and gas concentration is determined with an image analysis method. Theoretical and experimental results show that the gas layer accumulated on the electrodes reduces the efficiency of the electrolysis process. Key Words: Natural convection, Two phase flow, Electrolysis, Gas Evolution, Hydrogen. iv