تحلیل ترمودینامیکی سیستم تولید توان بر مبنای پیل سوختی اکسید جامد مجهز به بهساز خارجی

فرآیند بهسازی سه‌گانه، از نقطه نظر قابلیت استفاده مستقیم از گازهای خروجی سیستم‌های تولید توان در فرآیند بهسازی و تولید گاز سنتز با نسبت هیدروژن به مونواکسید کربن بالا بسیار حائز اهمیت می‌باشد. در تحقیق حاضر، یک سیستم تولید توان بر مبنای پیل سوختی اکسید جامد و مجهز به بهساز خارجی پیشنهاد شده و از نظر ترمودینامیکی مطالعه شده است. به منظور انجام فرآیند بهسازی خارجی متان، گازهای خروجی سیستم در بهساز بازخورانی شده و از بخار آب، دی‌اکسید کربن و اکسیژن موجود در گازهای خروجی سیستم به عنوان عوامل بهسازی استفاده شده است. تاثیر پارامتر های مهم سیستم از قبیل چگالی جریان و دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد بر روی شاخصه‌های عملکردی سیستم از قبیل انواع ولتاژ و افت ولتاژ‌ها، دبی جرمی سوخت و آب و هوای ورودی به سیستم، توان تولیدی پیل سوختی، بازده انرژی و اگزرژی سیستم بررسی شده است. نتایج حاصل از مطالعه پارامتریک نشان می‌دهد که به ازای مقادیر پایین چگالی جریان ( 1000 آمپر بر مترمربع) و دماهای کاری بالای پیل سوختی اکسید جامد (900 درجه سلسیوس)، دبی جرمی سوخت مصرفی کاهش پیدا کرده و در نتیجه بازده انرژی و اگزرژی تا بیشینه مقدار  55.04 و  53.11 درصد سیستم افزایش می‌یابد.

Thermodynamic Analysis of Power Generation System Based on Solid Oxide Fuel Cell With External Reforming

Due to the capability of using exhausted gases of power plants directly in the reforming process and producing highquality syngas, the trireforming process is a considerable kind of reforming process. In the present study, a power generation system based on solid oxide fuel cells with specific capacity and equipped to the external reforming is proposed and investigated form the viewpoint of thermodynamics. In order to conduct the external reforming process, exhaust gases from the system including the steam, carbon dioxide and oxygen are recycled and utilized as the reforming agents in the reactor. In order to model the proposed system thermodynamically, the principals of mass and energy balance are applied in engineering equation software. Effects of such important parameters as the current density and solid oxide fuel cell operating temperature on the system performance indicators including the various voltages, fuel mass flow rate, power generation and the energy as well as the exergy efficiencies of the system are investigated. The parametric study results show that for the lower values of the current density e.g. 1000 A/m2 and higher values of the solid oxide fuel cells operating temperature e.g. 900 oC, the system energy and exergy efficiencies enhance up the maximum values of 55.04% and 53.11%, respectively.