ارایۀ الگوریتم نوین طراحی توأم با مدل سازی و ارزیابی مقایسه ای برای سیستم های مرکب پیل سوختی تولید مجدد

الموضوعات :

حسین قدمیان ¹ , فریده عتابی ² , حسنعلی ازگلی ³

1 - استادیار، دانشکدۀ محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران
2 - استادیار، دانشکدۀ محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران.
3 - کارشناس ارشد مهندسی انرژی، دانشکدۀ محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد علوم و تحقیقات تهران *(مسئول مکاتبات).

تاريخ الإرسال : 18 السبت , ربيع الثاني, 1428 تاريخ التأكيد : 07 الثلاثاء , ربيع الثاني, 1428 تاريخ الإصدار : 04 الأربعاء , شوال, 1430

الکلمات المفتاحية: پیل سوختی تولید مجدد, مدل سازی و انتگراسیون, سلول های فتوولتائیک, الکترولیز, چگالی توان, نرم افزار GAMS,

ملخص المقالة :

سیستم پیل سوختی تولید مجددRegenerative Fuel Cell از گروه سیستم های مستقیم تبدیل انرژی به عنوان یک سیستم ذخیره-تولید انرژی نوین مطرح است. این سیستم یک ساختار مرکب شامل زیرسیستم های الکترولیز / پیل سوختی می باشد که مولد آن سیستم فتوولتائیک خورشیدی است. به عبارت ساده مولکول های آب در فرآیند الکترولیز به مولکول های هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود و گازهای حاصل در مخازن فشار بالا ذخیره می گردد، سپس گاز هیدروژن به عنوان سوخت (حامل انرژی) وارد پیل سوختی شده و تولید انرژی الکتریکی می نماید. نتایج حاصل از محاسبات، مدل سازی و طراحی مهندسی نشان می دهد، تغییر وضعیت حامل انرژی از وضعیت الکتریکی به احتراق سرد شیمیایی در بخش پیل سوختی به منزلۀ تولید انرژی داخلی در سیستم بوده و به میزان قابل ملاحظه ای نرخ شدت انرژی تولیدی و ضریب عملکرد سیستم را افزایش می دهد، زیرا با اتصال سیستم فتوولتائیک به واحدهای الکترولیز/ پیل سوختی و با استفاده از انرژی تولید شده در بخش فتوولتائیک، برای سیستم نمونه با ظرفیتkW 1 تولید انرژی داخلی به میزانkW 302/2تولید می شود و همچنین به تبع آن میزان انرژی تولیدی در مجموعه RFC افزایش یافته و بازده کلی سیستم به میزان 45/29% خواهد بود. در این تحقیق عملکرد عمومی سیستم و زیر سیستم های مربوط و مطالعات ظرفیتی مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از فرمولاسیون الکترولیز، پیل سوختی و سلول های فتوولتائیک به صورت جداگانه، مدل سازی با الگوریتم های غیرخطی انجام شده و به کمک نرم افزار GAMS انتگراسیون این سیستم ها صورت گرفته است. همچنین با انجام یک نمونۀ موردی مطالعاتی، راهکارها به منظور محاسبه و طراحی گام به گام سیستم های پیل سوختی تولید مجدد، ارایه شده است.