تحلیل پارامتریک و بهینه‌سازی سیستم جدید تولید سه‌گانه بر پایه پیل سوختی اکسید جامد لوله‌ای

Abstract

در این تحقیق، مطالعه پارامتریک و بهینه‌سازی سیستم تولید سه‌گانه جدید پیل سوختی اکسید جامد با سوخت هیدروژن، توربین گاز، مولد بخار بازیافت حرارت، چرخه تبرید جذبی گکس و مبدل بازیافت حرارت جهت تولید توان، سرمایش و گرمایش موردبررسی قرارگرفته است. برخلاف بیشتر تحقیقات انجام‌شده که مولد بخار بازیافت حرارت را پایین‌دست چرخه تبرید قرار داده بودند، در این تحقیق به‌منظور مدیریت گرمای هدر رفت، مولد بخار بازیافت حرارت در بالادست چرخه تبرید قرار داده‌شده است. با توجه به اهمیت نقش پیل سوختی در سیستم معرفی‌شده تحلیل الکتروشیمیایی کاملی در پیل انجام‌شده و در تمام شرایط کاری دمای پیل محاسبه می‌شود. در ادامه، بامطالعه پارامتریک سیستم ترکیبی اشاره‌شده، تأثیرات چگالی جریان، ضریب مصرف سوخت، نسبت فشار کمپرسور و ضریب بهره‌برداری هوا بر روی پارامترهای عملکردی سیستم، بررسی‌شده است. پس از بررسی پارامتریک، بهینه‌سازی سیستم به روش الگوریتم ژنتیک به‌منظور تعیین نقاط بهینه عملکردی انجام‌گرفته است. با توجه به نتایج بهینه‌سازی و اگزرژواکونومیکی سیستم بهینه ، کمینه مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات، نرخ هزینه تخریب اگزرژی و ضریب اگزرژواکونومیکی کل سیستم بهینه به ترتیب 2/277 دلار بر گیگا ژول، 8/40 دلار بر ساعت و 8/27 درصد حاصل شدند؛ بنابراین افزایش هزینه سرمایه‌گذاری اولیه اجزا می‌تواند عملکرد اگزرژواکونومیکی سیستم را بهبود بخشد.