مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

استفاده از انواع سیکل‌های رانکین آلی برای تولید هیدروژن و توان با بهره‌گیری از انرژی زمین گرمایی و الکترولایزر از نوع مبدل غشاء پروتونی (مطالعه مقایسه‌ای)

نویسندگان
1 استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه محقق اردبیلی
2 کارشناس ارشد- دانشگاه محقق اردبیلی
چکیده
در این تحقیق تلفیق انواع سیکل‌های رانکین آلی (پایه و اصلاح شده) با مبدل غشاء پروتونی جهت تولید همزمان توان و هیدروژن ارائه شده است. سیکل‌های رانکین آلی استفاده شده شامل رانکین پایه، رانکین بهمراه بازیاب، رانکین بهمراه گرمکن سیال تغذیه و رانکین بهمراه بازیاب و گرمکن سیال تغذیه بوده‌اند. انرژی لازم جهت راه‌اندازی سیکل‌های رانکین از انرژی زمین گرمایی تأمین شده است. یک مدلسازی جامع ترمودینامیکی (انرژی و اگزرژی) بر روی سیستم‌های پیشنهادی صورت گرفته است. برای مدلسازی از نرم‌افزار EES استفاده شده است. همچنین مطالعه پارامتریک نیز برای بررسی تأثیر پارامترهای عملکردی مهم بر رروی عملکرد انرژتیکی و اگزرژتیکی سیستم-های مورد بررسی انجام شده است. نتایج نشان دادند که سیکل رانکین آلی بهمراه بازیاب، گرمکن سیال تغذیه و مبدل غشاء پروتونی دارای بیشترین راندمان انرژی (3.514%) و اگزرژی (68.93%) در مقایسه با سایر سیستم‌های مورد بررسی بوده است. اگزرژی تلف شده در اواپراتور و الکترولایزر بیشترین سهم را در اگزرژی تلف شده کل سیستم داشتند و با افزایش فشار اواپراتور بازده انرژی، بازده اگزرژی، تولید هیدروژن و کار خروجی توربین در هر 4 سیستم افزایش یافت. با افزایش دمای اواپراتور بازده انرژی، بازده اگزرژی، تولید هیدروژن و کار خروجی در سیکل رانکین آلی بهمراه بازیاب و مبدل غشاء پروتونی ‌و سیکل رانکین آلی بهمراه بازیاب، گرمکن سیال تغذیه و مبدل غشاء پروتونی افزایش می‌یابد در حالی که در سیکل ‌رانکین آلی پایه بهمراه مبدل غشاء پروتونی و سیکل رانکین آلی بهمراه گرمکن سیال تغذیه و مبدل غشاء پروتونی اندکی کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Using various organic rankine cycles for production of power and hydrogen by incorporating geothermal energy and proton exchange membrane (A comparative study)

نویسندگان English

Hadi Ghaebi 1
Behzad Farhang 2
1 Assistant Professor
چکیده English

In the current work different organic rankine cycles (base and modified) coupled with proton exchange membrane presented to produce hydrogen and power. Organic rankine cycles used in this work are basic Organic Rankine Cycles (ORC), ORC incorporating regenerator, ORC incorporating feed fluid heater and ORC incorporating both of the regenerator and feed fluid heater. ORC energy demand supplied by geothermal energy. A thermodynamic model (energy and exergy) of systems done. EES software used to model the systems. Also a parametric study done to investigate the effects of the performance parameters (energetic and exergetic) of considered systems. The results showed that ORC incorporating both regenerator and feed fluid heater with PEM electrolyzer had the maximum energy (3.514%) and exergy (68.93%) efficiency in comparison with other systems. Also it can be observed that evaporator and electrolyzer had the most portion of exergy destruction of the system. Energy efficiency, exergy efficiency, hydrogen production and net power increased by pressure growth in all systems. The amount of exergy efficiency, energy efficiency, hydrogen production and net power increased by the evaporator temperature addition in ORC incorporating regenerator with PEM electrolyzer and ORC incorporating both regenerator and feed fluid heater with PEM electrolyzer but their amount marginally decreased by the evaporator temperature addition in basic ORC incorporating with PEM electrolyzer and ORC incorporating feed fluid heater with PEM electrolyzer.

کلیدواژه‌ها English

Geothermal energy
Organic rankine cycles
PEM electrolyzer
Hydrogen production
Power production