مدل سازی و بررسی پارامتریک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گازی

برای بهبود عملکرد و افزایش بازده میکروتوربین های گازی می توان آنها را با پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) که دمای عملکردی بالایی دارد، ترکیب نمود. در این مقاله، مدل یک سیستم ترکیبی میکروتوربین گازی و پیل سوختی اکسید جامد ارائه شده است. ظرفیت پیل سوختی نقش موثری در راندمان کلی سیستم ترکیبی دارد. به همین دلیل، اثر تعداد سلول های پیل سوختی اکسید جامد در نظر گرفته شده (ظرفیت پیل سوختی)، بر عملکرد سیستم ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین این مقاله اثر سایر پارامترهای مهم و کلیدی را در سیستم تولید توان ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گازی مورد ارزیابی قرار می دهد. بررسی و ارزیابی اثر پارامترهای کلیدی این سیستم، در حضور قید محدود کننده دمای گازهای ورودی به میکروتوربین، انجام می شود. نتایج نشان می دهد که با افزایش ظرفیت پیل سوختی در سیستم ترکیبی، راندمان کل این سیستم در ابتدا افزایش می یابد، اما با افزایش بیشتر ظرفیت پیل سوختی، آهنگ افزایش بازده کل سیستم کمتر خواهد بود. همچنین با افزایش ظرفیت پیل سوختی، دمای گازهای خروجی از پیل افزایش یافته و در نهایت، موجب افزایش دمای گازهای ورودی به میکروتوربین ((TIT می شود. در انتها، تاثیر استفاده از گازهای خروجی از میکروتوربین برای پیش گرمایش سوخت و هوای ورودی به پیل سوختی مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که اعمال مدیریت حرارت بر سیستم و بازیافت حرارت می تواند بازده کلی سیستم ترکیبی را تا ۱۷.۸ درصد افزایش دهد. به این ترتیب، نتایج این پژوهش می تواند اطلاعات ارزشمندی را برای مطالعه سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد- میکروتوربین گازی فراهم آورد.

Keywords:

Hybrid system , solid oxide fuel cell , micro gas turbine , heat management , سیستم ترکیبی , پیل سوختی اکسید جامد , میکروتوربین گازی , مدیریت حرارتی