Research Information System
4th International World Energy Conference, Kayseri, Turkey, 6 - 07 December 2024, pp.76-84
Solar panels produce electrical energy depending on the amount of radiation that varies according to the day and season. Similarly, the electrical energy that a wind turbine can produce depends on the wind conditions and therefore the ambient conditions. Fuel cells can contribute to energy production wherever needed, continuously, without being dependent on ambient conditions. Therefore, they are important for sustainable energy applications. Fuel cells, which produce energy continuously and without being dependent on ambient conditions, will become increasingly important in our country as well as in the world and will have wide application areas. Fuel cells produce electrical energy using hydrogen through electrochemical events.Hydrogen is an environmentally friendly fuel type that can be used in industrial applications, can produce electrical energy. The product that emerges as a result of using hydrogen as fuel is only water and water vapor.
Chemical energy is directly converted into electrical energy in fuel cells. Proton exchange membrane (PEM) fuel cells stand out among fuel cells. PEM fuel cells emerge as a potential power source especially in electric/hybrid vehicles due to their low operating temperatures, high power operation and high energy efficiency. Due to the low voltage obtained from a single cell of fuel cells, serial connection structures have been developed and thus the desired output voltage values can be achieved. However, since this situation increases both the size and the cost, various direct current (DC) converter circuits have been developed to obtain the desired voltage from the output of the fuel cell. In this study, a DC-DC boost converter for a PEM fuel cell operating at a nominal power of 6 kW, which is one of the sustainable energy sources, was designed in the Matlab/Simulink simulation environment. Simulation studies were carried out with a fixed duty ratio and load under nominal operating conditions for the PEM fuel cell. The results obtained from the simulation study confirmed that the DC-DC boost converter designed for the nominal operating conditions of the PEM fuel cell can be effectively used together with the PEM fuel cell with low output voltage in sustainable energy applications.
Güneş panelleri güne ve mevsimlere göre değişiklik gösteren ışınım miktarına bağlı olarak elektrik enerjisi üretirler. Aynı şekilde bir rüzgâr türbininin üretebileceği elektrik enerjisi de rüzgâr durumuna dolayısıyla da ortam şartlarına bağlıdır. Yakıt hücreleri ihtiyaç olan her yerde sürekli biçimde ortam koşullarına bağlı olmadan enerji üretimine katkı sağlayabilmektedirler. Dolayısıyla sürdürülebilir enerji uygulamaları için önemlidirler. Ortam şartlarına bağlı olmadan ve sürekli biçimde enerji üretimi yapan yakıt hücreleri, dünyada olduğu gibi ülkemizde de giderek önemli hale gelecek ve geniş uygulama alanlarına sahip olacaktır. Yakıt hücreleri elektro-kimyasal olaylar ile hidrojeni kullanarak elektrik enerjisi üretirler. Hidrojen endüstriyel uygulamalarda kullanılabilen, elektrik enerjisi üretilebilen ve çevre dostu bir yakıt türüdür. Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasının sonucunda ortaya çıkan ürün sadece su ve su buharı olmaktadır. Yakıt hücrelerinde kimyasal enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür. Yakıt hücreleri içinde proton değişim zarlı (PEM) yakıt hücreleri ön plana çıkmaktadır. PEM yakıt hücreleri düşük çalışma sıcaklıkları, yüksek güçte çalıştırılabilmeleri ve yüksek enerji verimliliklerinden dolayı özellikle elektrikli/hibrit araçlarda potansiyel bir güç kaynağı olarak ortaya çıkmaktadır. Yakıt hücrelerinin tek hücresinden elde edilen gerilimin düşük olması
nedeniyle seri bağlantı yapıları geliştirilmiştir ve bu sayede istenilen çıkış gerilim değerlerine ulaşılmaktadır. Ancak bu durum hem boyutu hem de maliyeti arttırdığından yakıt hücresinin çıkışından istenilen gerilimin elde edilmesi için çeşitli doğru akım (DA) dönüştürücü devreleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada sürdürülebilir
enerji kaynaklarından olan 6kW nominal güçte çalışan PEM yakıt hücresi için yükselten bir DA-DA dönüştürücüsü Matlab/Simulink benzetim ortamında tasarlanmıştır. Benzetim çalışmaları PEM yakıt hücresi için nominal çalışma şartlarında sabit görev oranı ve yük ile gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışmasından elde edilen sonuçlar PEM yakıt hücresinin nominal çalışma şartları için tasarlanan yükselten DA-DA dönüştürücüsünün düşük çıkış gerilimine sahip PEM yakıt hücresi ile sürdürülebilir enerji uygulamalarında birlikte etkin bir şekilde kullanılabileceğini doğrulamıştır.