تحلیل سیستم تولید هیدروژن سبز به کمک الکترولایزر غشا پلیمری و انتقال آن به خط لوله گاز شهری

Abstract

هیدروژن سبز می‌تواند از مهمترین انرژی‌های قابل استفاده در مصارف خانگی، وسایل حمل و نقل و صنعت باشد. از روش‌های تولید هیدروژن سبز، استفاده از الکترولایزر غشا پلیمری به کمک صفحات فتوولتائیک است. به منظور عدم ذخیره‌سازی هیدروژن و کربن‌زدایی، تزریق هیدروژن به خط لوله گاز شهری راه‌کاری موثر است. در مطالعه حاضر، تزریق هیدروژن به یک خط لوله گاز بررسی شده است و برای اینکه دبی هیدروژن تزریق شده کمتر از 10 درصد دبی گاز طبیعی باشد، نیازمند mol/s69/20 هیدروژن است. بر اساس مدل‌سازی الکترولایزر، برای تولید هیدروژن مورد نیاز، باید از 3230 سل با مساحت cm2 2500 در چگالی جریان A/cm25/0 استفاده شود. فشار هیدروژن برای تزریق به خط لوله bar23/17 بار است. برای رساندن هیدروژن به این فشار، از یک کمپرسور الکتروشیمیایی با 1600 سل با مساحت cm2 2500 در چگالی جریان A/cm21 استفاده می‌شود. توان مصرفی الکترولایزر و کمپرسور برای تزریق 5/9 درصد هیدروژن در 3 ژوئن (حداکثر تابش خورشیدی در اصفهان) 64/6 مگاوات است. برای تولید این توان توسط یک سامانه فتوولتائیک 12991 پنل STP550S-C72/Vmh احتیاج است. با در نظر گرفتن فشار الکترولایزر برابر با bar23/17 که برابر با فشار خط لوله گاز است؛ با این شرایط، کمپرسور می‌تواند حذف ‌شود و از الکترولایزر با فشار بالاتر استفاده شود. نتایج نشان می‌دهد که افزایش فشار منتج به افزایش توان مصرفی الکترولایزر و کاهش بازده انرژی آن شود.