The effect of the magnetic and optical field on hydrogen production via alkaline water electrolysis

doctoral thesis

• Title (croatian): Utjecaj magnetskoga i optičkoga polja na učinkovitost proizvodnje vodika alkalnom elektrolizom vode
• Author: Matej Paranos
• Mentor: Ankica Kovač (mentor)
• Committee member: Goran Krajačić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Vesna Alar (član povjerenstva)
• Committee member: Sanja Martinez (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2024-07-15, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering
• Universal decimal classification (UDC): 621 - Mechanical engineering. Nuclear technology. Machinery

Abstract

In this doctoral dissertation, the influence of the magnetic and optical fields on the process of
alkaline water electrolysis has been analysed. For that purpose, an experimental setup was
designed and an electrolyzer was constructed. In the scope of the research implementation of
the nickel (Ni) foam electrodes instead of smooth surface Ni electrodes was analysed. Based on
the experimental results an adjustment of the mathematical model for the calculation of energy
efficiency was proposed. The results of the research have been presented in detail, and
conclusions were drawn out. Positive effects of the influence of the magnetic and optical fields,
as well as the application of foam electrodes are observed, which means that the original
hypothesis of the research was confirmed.

Abstract (croatian)

Razvoj vodikovih tehnologija u velikom je porastu diljem svijeta, među kojima je i proizvodnja
vodika u alkalnim elektrolizatorima. Glavna tema ovoga doktorskoga rada je istraživanje
utjecajnih čimbenika na energetsku učinkovitost alkalnoga elektrolizera. Analizirani utjecajni
čimbenici uključuju primjenu magnetskoga i optičkoga polja, te primjenu elektroda od Ni pjene.
Prvo poglavlje doktorske disertacije je UVOD. U ovom poglavlju prikazan je pogled na
energetsku tranziciju s gospodarstva temeljenoga na fosilnim gorivima na gospodarstvo
temeljeno na vodiku, prema ugljično neutralnom društvu. Zatim slijedi detaljna analiza
trenutnog stanja vodikovih tehnologija, s fokusom na proizvodnju vodika alkalnom
elektrolizom vode. Na kraju su opisani ciljevi rada, hipoteza, metode, te plan istraživanja.
Nakon uvoda, u poglavlju EKSPERIMENTALNA ISTRAŽIVANJA detaljno je opisana
eksperimentalna staza. Najprije je analizira primjena magnetskoga i optičkoga polja, a potom
je detaljno prikazan razvoj i prilagodba dizajna elektrolizatora i elektroda. Razrađen je postupak
mjerenja i obrade podataka, uključujući i proračun energetske učinkovitosti.
Sljedeće poglavlje je MATEMATIČKI MODEL gdje je prikazana prilagođena verzija
matematičkoga modela za proračun energetske učinkovitosti. Na temelju rezultata
eksperimentalnih mjerenja model je prilagođen korištenjem softvera MATLAB/Simulink te je
prikazana uspješnost prilagodbe.
U poglavlju REZULTATI prikazani su rezultati eksperimentalnoga istraživanja koji su detaljno
analizirani te su doneseni zaključci.
Završno poglavlje je ZAKLJUČAK u kojemu je dan sažetak istraživanja s razrađenim
rezultatima. Opisana je analiza potvrde hipoteze s navedenim znanstvenim doprinosima
istraživanja. Na samom kraju predstavljena su planirana buduća istraživanja.

• Keywords: Hydrogen technologies; Alkaline electrolyzer; Magnetic field; Optical field; Ni foam electrodes
• Keywords (english): vodikove tehnologije; alkalni elektrolizator; magnetsko polje; optičko polje; elektrode od Ni pjene
• Language: english
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:518893
• Study programme: Title: Mechanical Engineering and Naval Architecture; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2024-07-17 17:54:36