مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تولید هیدروژن با استفاده از بازیاب گرمای اتلافی از سیستم تولید توان و بدون آلایندگی ماتیانت توسط الکترولایزر غشاء پروتونی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه تبریز
2 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
چکیده
در این تحقیق ترکیب چرخه‌ی ماتیانت وچرخه‌ی رانکین آلی با مبدل غشاء پروتونی برای تولید همزمان توان و هیدروژن از دیدگاه انرژی و اگزرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. از حرارت اتلافی در چرخه‌ی ماتیانت به عنوان گرمای مورد نیاز برای راه‌اندازی چرخه‌ی رانکین آلی استفاده شده است. اثر پارامترهای طراحی مانند دمای اواپراتور، حداقل اختلاف دمایی در مبدل گرمایی، درجه‌ی فوق گرم بودن بخار ورودی توربین چرخه‌ی رانکین آلی و راندمان آیزنتروپیک توربین چرخه‌ی رانکین آلی بر مقدار هیدروژن تولیدی، توان تولیدی توسط چرخه‌ی رانکین آلی و راندمان اگزرژی سیستم ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند با افزایش مقدار حداقل اختلاف دمایی، توان تولیدی چرخه رانکین آلی و نهایتا هیدروژن تولیدی توسط الکترولایزر و همچنین راندمان اگزرژی سیستم ترکیبی کاهش می یابند. همچنین افزایش دمای اواپراتور باعث بهینه شدن توان تولیدی چرخه رانکین آلی، هیدروژن تولیدی توسط الکترولایزر و همچنین راندمان اگزرژی سیستم ترکیبی می شود . با افزایش درجه‌ی فوق گرم بودن بخار ورودی توربین ، توان تولیدی چرخه رانکین آلی و در نهایت هیدروژن تولیدی توسط الکترولایزر و همچنین راندمان اگزرژی سیستم ترکیبی کاهش می یابد. همچنین مطابق با انتظار، با افزایش راندمان توربین، توان تولیدی چرخه رانکین آلی و نهایتا هیدروژن تولیدی توسط الکترولایزر و همچنین راندمان اگزرژی سیستم ترکیبی افزایش می یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Hydrogen production using waste heat recovery of MATIANT non-emission system via PEM electrolysis

نویسندگان English

Seyed Faramarz Ranjbar 1
Hossein Nami 2
Alireza Khorshid 2
Hamed Mohammadpour 2
چکیده English

In order to power and hydrogen production, combination of Matiant cycle with an ORC cycle and PEM electrolysis have been analyzed from the viewpoint of energy and exergy. Waste heat of the Matiant cycle is used to run the ORC cycle. Effect of some decision variables i.e. evaporator temperature, minimum temperature difference in heat exchanger, degree of superheating in ORC turbine inlet and isentropic efficiency of ORC turbine on the rate of produced hydrogen, ORC produced power and exergy efficiency of the combined system have investigated. It is observed that, increasing minimum temperature difference leads to decrease in the rate of produced hydrogen, ORC produced power and consequently exergy efficiency of the combined system. Also change in the evaporator temperature makes an optimum value of rate of produced hydrogen, ORC produced power and therefore the exergy efficiency of the combined system. It is obtained that, rising the degree of superheating in the ORC turbine inlet decreases the rate of produced hydrogen, ORC produced power and the exergy efficiency of the combined system. As it was expected, increasing isentropic efficiency of ORC turbine leads to an increase in rate of produced hydrogen, ORC produced power and therefore the exergy efficiency of the combined system.

کلیدواژه‌ها English

PEM electrolysis
Hydrogen production
MATIANT system
ORC
Exergy efficiency