بازیابی گرمای اتلافی پیل سوختی همراه با شعله با استفاده از چرخه برایتون فوق بحرانی کربن‌دی‌اکسید

پیل سوختی همراه با شعله نوع جدیدی از پیل سوختی اکسید جامد است که با شعله سوخت غنی برای تولید توان ادغام شده است. در این مقاله از پیل‌سوختی اکسید جامد همراه با شعله برای تولید توان استفاده شده و مدلسازی این پیل در نرم افزار ees انجام گرفته است. مدل شامل معادلات بقای جرم، انرژی و واکنشهای شیمیایی و الکتروشیمیایی است. تحلیل پارامتری پیل سوختی نشان می‌دهد که با افزایش نسبت هم‌ارزی از 1/2 تا 2/8، بازده پیل سوختی از 4/21 تا 18/23 درصد تغییر می‌کند. در این مطالعه از چرخه برایتون فوق بحرانی کربن دی‌اکسید تراکم مجدد برای بازیابی گرمای خروجی پیل بهره برده شده است. برای بهینه‌سازی این چرخه گرمایی از پارامترهای نسبت فشار کمپرسور و کسر تقسیم جریان استفاده شده است که در نسبت فشار بهینه، بازده‌ها برای دماهای ورودی توربین 583/15، 823/15 و 923/15 کلوین به ترتیب 31/56، 47/95 و 52/69 درصد بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که بازده چرخه ترکیبی بهبود یافته و برای φ=2/8  بازده از %18/23 به %26/95 رسیده است.

waste heat recovery of a flame-assisted fuel cell using carbon dioxide supercritical brayton cycle

the flame fuel cell is a new type of solid oxide fuel cell in which the solid oxide fuel cell is integrated with a rich fuel flame to generate power. in this paper, a flame-assisted solid oxide fuel cell is employed to generate power, and the cell is simulated in ees. the model includes the equations of mass, energy, and chemical and electrochemical reactions. parametric analysis of the fuel cell shows that by increasing the equivalence ratio from 1.2 to 2.8, the fuel cell efficiency changes from 4.21% to 18.23%. in this study, the supercritical brayton carbon dioxide cycle is used to recover the waste heat of the cell. to optimize this thermal cycle, the compressor pressure ratio and flow split fraction have been considered. in the optimal pressure ratio, efficiencies for turbine inlet temperatures of 583.15 k, 823.15 k and 923.15 k have been obtained as 31.56%, 47.95% and 52.69% for the pressure ratio parameter, respectively. the results reveal that the efficiency of the integrated cycle is improved and reached from 18.23% to 26.95% for φ = 2.8.