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

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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).

چکیده

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.
 

کلیدواژه‌ها