تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی یک پیکربندی نوین مایع‌سازی هیدروژن بر مبنای انرژی زمین‌گرمایی دما پایین

در این مقاله یک سیستم نوین مایع سازی هیدروژن بر پایه انرژی زمین گرمایی پیشنهاد می شود که در آن ابتدا نیتروژن به مایع تبدیل شده و سپس برای کاهش دمای گاز هیدروژن، در چرخه مایع سازی هیدروژن (کلاود) مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم شامل چهار زیر سیستم از جمله چرخه رانکین آلی، چیلر جذبی آب و آمونیاک و دو چرخه کلاود جهت مایع سازی نیتروژن و هیدروژن می باشد. منبع انرژی ورودی به سیستم سیال زمین گرمایی با دمای 200℃ و دبی جرمی kg/s 100 در نظر گرفته شده است. سیستم پیشنهادی از نظر ترمودینامیکی و اقتصادی مورد تحلیل قرار می گیرد. سپس با مطالعه پارامتری سیستم پیشنهادی، تاثیر فشار خروجی کمپرسور، دمای ورودی انرژی زمین گرمایی، دمای تبخیر کننده و دمای ژنراتور بر روی بازده اگزرژی، هزینه تولید هیدروژن مایع و نسبت مایع سازی هیدروژن بررسی می شود. همچنین افزایش فشار خروجی کمپرسور باعث افزایش توان مصرفی سیستم نیز می شود. همچنین در دمای سیال زمین گرمایی  k430  بازده اگزرژی سیستم 69% محاسبه شده است. علاوه بر این نتایج حاصل از تحلیل اقتصادی نشان می دهد که هزینه تولیدkg/s  6.629 هیدروژن مایع برابر $/kg 1.39 ($/gj 7.79) می‌باشد.

thermodynamic and economic analysis of a new hydrogen liquefaction configuration based on low-temperature geothermal energy

in this paper, a new system is proposed for the hydrogen liquefaction based on geothermal energy, in which, the nitrogen is first converted to liquid, and then, is used as to temperature decrease the gas hydrogen, in the hydrogen liquefaction cycle. this system includes four sub-systems; an organic rankine cycle (orc), an ammonia-water absorption chiller, and two claude cycles for hydrogen and nitrogen liquefaction. the geothermal fluid at a temperature of 200 ℃ and a mass flow rate of 100 kg/s is considered as the energy source of the system. the proposed system is assessed from the thermodynamics and economic viewpoints. then, the effects of the compressor outlet pressure, the geothermal fluid inlet temperature, the evaporator temperature, and the generator temperature on the exergy efficiency, the cost of the produced liquid hydrogen, and the hydrogen liquefaction ratio are investigated through a parametric study. also, increasing the compressor outlet pressure increases the power consumption of the system. also, at the geothermal fluid temperature of 430 k, the exergy efficiency of the system is determined as 69%. moreover, the results of the economic analysis show that the production cost of 6.629 (kg/s) liquid hydrogen will be 1.39 $/kg (7.79 $/gj).