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

فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست

دوره ۱۱ – شماره ۴ – زمستان ۱۳۸۸

نویسندگان : حسین قدمیان ، فریده عتابی ، حسنعلی ازگلی

چکیده :

سیستم پیل سوختی تولید مجدد Regenerative Fuel Cell از گروه سیستم هـای مـستقیم تبـدیل انـرژی بـه عنـوان یـک سیستم ذخیره -تولید انرژی نوین مطرح است . این سیستم یک ساختار مرکب شامل زیرسیستم های الکترولیز / پیل سوختی می باشد کـه مولد آن سیستم فتوولتائیک خورشیدی است . به عبارت ساده مولکول های آب در فرآیند الکترولیز به مولکـول هـای هیـدروژن و اکـسیژن تجزیه می شود و گازهای حاصل در مخازن فشار بالا ذخیره می گردد، سپس گاز هیدروژن بـه عنـوان سـوخت (حامـل انـرژی) وارد پیـل سوختی شده و تولید انرژی الکتریکی می نماید. نتایج حاصل از محاسبات، مدل سازی و طراحی مهندسی نشان  می دهد، تغییـر وضـعیت حامل انرژی از وضعیت الکتریکی به احتراق سرد شیمیایی در بخش پیل سوختی به منزلۀ تولید انرژی داخلی در سیستم بوده و به میـزان قابل ملاحظه ای نرخ شدت انرژی تولیدی و ضریب عملکرد سیستم را افزایش می دهد، زیرا با اتـصال سیـستم فتوولتائیـک بـه واحـدهای الکترولیز/ پیل سوختی و با استفاده از انرژی تولید شده در بخش فتوولتائیک ، برای سیستم نمونه با ظرفیت kW ١ تولید انرژی داخلی بـه میزان kW ٢/٣٠٢تولید می شود و همچنین به تبع آن میزان انرژی تولیدی در مجموعه RFC افزایش  یافتـه و بـازده کلـی سیـستم بـه میزان ٢٩/۴۵%  خواهد بود. در این تحقیق عملکرد عمومی سیستم و زیر سیستم های مربوط  و مطالعات ظرفیتی مورد بررسی قـرار گرفتـه و بـا اسـتفاده از فرمولاسیون الکترولیز، پیل سوختی و سلول های فتوولتائیک  به صورت جداگانه ، مدل سازی با الگوریتم های غیرخطـی انجـام شـده و بـه کمک نرم افزار GAMS انتگراسیون این سیستم ها صورت گرفته است . همچنین با انجام یک نمونۀ موردی مطالعاتی، راهکارها به منظـور محاسبه و طراحی گام به گام سیستم های پیل سوختی تولید مجدد، ارایه شده است .

واژه های کلیدی : پیل سوختی تولید مجدد ، مدل سازی و انتگراسیون ، سـلول هـای فتوولتائیـک ، الکترولیـز ، چگـالی تـوان ، نـرم افـزار GAMES