تحلیل انرژی، اگزرژی و ترمواکونومیکی سیکل ترکیبی نوین پیل‌سوختی‌اکسیدجامد و ریفرمینگ بخار آب بیوگاز برای تولید همزمان توان و هیدروژن

Abstract

در این مقاله، پیکربندی جدیدی از سیستم ترکیبی پیل‌سوختی‌‌اکسیدجامد/ توربین گازی با سیکل ریفرمینگ بیوگاز با اهداف تولید همزمان توان و هیدروژن ارائه شده است. حرارت خروجی از سیستم پایه پیل‌سوختی‌اکسید جامد جهت تأمین انرژی‌ لازم واکنش ریفرمینگ و راه‌اندازی سیکل ریفرمینگ بیوگاز برای تولید هیدروژن مورد استفاده قرار گرفته است. مدل‌سازی جامع ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی با استفاده از برنامهEES انجام گرفته است. همچنین مطالعه پارامتریک جهت بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر روی توان خالص خروجی، بازده انرژی و اگزرژی، نرخ تخریب اگزرژی و مجموع هزینه واحد محصول کل سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که بازده انرژی و اگزرژی سیستم ترکیبی پیشنهادی در مقایسه با سیستم پایه پیل‌سوختی‌اکسیدجامد/ توربین گازی به‌ترتیب به میزان 31/23% و 19/28% افزایش یافته است. توان خالص خروجی و دبی جرمی هیدروژن کل سیستم به‌ترتیب 2726 کیلووات و 07453/0 کیلوگرم در ثانیه به‌دست آمده است. از تحلیل اگزرژی کل سیستم، این نتیجه حاصل شد که جزء پس‌سوز بیش‌ترین سهم را در بین سایر اجزای سیستم در حدود 26% از نرخ تخریب اگزرژی کل به خود اختصاص داده است. با افزایش دمای ورودی پیل سوختی، ولتاژ پیل در دمای 679 کلوین به حداکثر مقدار می‌رسد و سپس کاهش می‌یابد. در نتیجه، بازده انرژی و اگزرژی به بیشترین مقدار رسیده و سپس کاهش می‌یابد.